市政污水处理厂总磷超标：原因解析与系统解决对策

市政污水处理厂总磷超标：原因解析与系统解决对策

总磷作为衡量水体富营养化的核心指标，其排放达标直接关系到流域生态安全。近年来，随着《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准的全面执行，市政污水处理厂总磷控制面临更高要求。部分污水厂因进水波动、工艺缺陷或运维不当，频繁出现总磷超标问题，不仅面临环保处罚风险，更对受纳水体造成潜在威胁。本文基于多地污水厂运维实践，系统梳理总磷超标的核心原因，提出“源头管控+工艺优化+精准运维”的三维解决对策，为行业提供实操参考。

 

一、总磷超标核心原因：从进水到出水的全链条解析

市政污水中磷主要以无机磷（磷酸盐）、有机磷（蛋白质、核酸等）形式存在，其去除依赖“生物吸磷+化学除磷+污泥排放”的协同作用，任一环节失效都可能导致超标。结合实际案例，超标原因可归纳为四大类：

1.进水负荷异常：外源磷冲击成为首要诱因

进水总磷波动是污水厂最常见的超标触发因素，主要源于三大外源冲击：一是工业废水混入。食品加工、化工、电镀等企业偷排或超标排放含磷废水，导致进水总磷瞬时飙升。某南方市政污水厂曾因周边电镀厂偷排含磷清洗废水，进水总磷从常规2-3mg/L骤升至18mg/L，直接突破生物处理系统承载极限；二是面源污染汇入。雨季初期雨水冲刷路面泥沙、绿化带化肥残留，携带大量颗粒态磷进入管网，部分合流制污水厂进水总磷可提升3-5倍；三是生活污水成分变化。随着含磷洗涤剂、食品添加剂使用量增加，生活污水中磷浓度呈逐年上升趋势，部分城市生活污水总磷已从0.5-1mg/L升至1.2-1.8mg/L，超出设计处理负荷。

2.生物除磷系统失效：微生物代谢受阻是关键

生物除磷依赖聚磷菌（PAOs）的“厌氧释磷-好氧吸磷”代谢过程，该过程对环境条件极为敏感，任一参数失衡都可能导致系统失效：一是溶解氧（DO）控制不当。厌氧区DO若高于0.2mg/L，聚磷菌会提前进入吸磷状态，导致好氧区吸磷能力下降；好氧区DO低于2mg/L时，聚磷菌代谢受阻，无法有效储存能量，最终导致磷去除率降低。某北方污水厂因曝气风机故障，好氧区DO降至1.2mg/L，总磷去除率从85%骤降至40%；二是碳源不足或碳磷比失衡。聚磷菌释磷过程需消耗挥发性脂肪酸（VFA）等易降解碳源，当进水COD/TP低于20时，碳源竞争激烈，聚磷菌活性被抑制。多数市政污水厂进水碳源不足，尤其在冬季水温低于15℃时，微生物产酸能力下降，碳源短缺问题更突出；三是污泥龄（SRT）不合理。污泥龄过长（超过15天）会导致聚磷菌因内源呼吸流失，污泥龄过短（低于5天）则使聚磷菌未完成吸磷过程即被排出，两种情况均会导致生物除磷效率下降；四是水温波动。聚磷菌最适水温为20-30℃，当水温低于10℃时，其代谢速率下降50%以上，北方污水厂冬季若未采取保温措施，生物除磷效果会显著衰减。

3.化学除磷环节缺陷：药剂与反应条件匹配失衡

化学除磷作为生物除磷的补充手段，其效果直接影响最终出水水质，常见问题包括：一是药剂选型不当。目前主流除磷药剂有铝盐（聚合氯化铝）、铁盐（聚合硫酸铁）、钙盐（石灰），铝盐适用于中性水体，铁盐在酸性条件下效果更佳，钙盐则需在pH>10的环境中才能生成磷酸钙沉淀。某污水厂盲目使用钙盐，因进水pH仅7.2，导致除磷效率不足30%；二是药剂投加量与投加点不合理。投加量不足无法充分反应，过量则导致污泥量激增、出水浊度升高。部分污水厂将药剂仅投加于曝气池末端，未与回流污泥混合，反应时间不足10分钟，无法形成稳定沉淀；三是反应与沉淀条件失控。化学除磷需经历混合、反应、絮凝三个阶段，若搅拌强度不足（混合阶段速度梯度G<300s??），会导致药剂与污水混合不均；沉淀区水力停留时间短于2小时，则会使含磷絮体无法有效沉降。

4.污泥处理系统磷释放：内源性污染被忽视

污水厂产生的剩余污泥中含有大量磷（干泥含磷量通常为1.5%-3%），若污泥处理处置环节控制不当，磷会重新释放进入水体，形成“处理-释放-再处理”的恶性循环：一是污泥浓缩环节。重力浓缩池停留时间超过24小时，厌氧环境会导致聚磷菌释磷，浓缩上清液总磷可达20-50mg/L，若直接回流至生化池，会增加系统磷负荷；二是污泥脱水环节。阳离子聚丙烯酰胺（PAM）投加过量或脱水机运行参数不当，会破坏污泥絮体结构，导致磷溶出，某污水厂脱水滤液总磷曾高达68mg/L；三是污泥处置不当。未达标污泥直接填埋或农用，雨水淋溶会导致磷渗入地下水或地表水体，形成二次污染。

二、系统解决对策：构建“预防-控制-治理”全流程体系

针对总磷超标多因素叠加的特点，需打破单一环节治理思维，构建从进水管控到污泥处置的全流程解决方案，实现“精准控磷、稳定达标”。

1.源头管控：切断外源磷冲击路径

外源冲击的防控核心是“预警+拦截+监管”：一是建立进水水质预警体系。在污水厂进水口及重点工业企业排污口安装在线总磷、COD监测设备，设定预警阈值（如总磷超过5mg/L触发一级预警），一旦超标立即启动应急响应，通过调节超越管分流部分高磷污水至应急储水池；二是强化工业废水预处理监管。联合环保部门对排入市政管网的工业企业实施“一企一策”管理，要求食品加工、化工等企业必须配套除磷预处理设施，确保出水磷浓度低于1mg/L方可接入；三是优化管网系统。对于合流制管网，增设截流倍数至3-5倍，在雨水口设置格栅和初沉装置，减少面源磷汇入；分流制管网加强清淤维护，避免淤积污泥中磷随雨水冲刷进入污水厂。

2.工艺优化：激活生物除磷核心能力

生物除磷系统的优化需围绕“改善聚磷菌生存环境”展开：一是精准控制溶解氧。采用分段曝气模式，厌氧区通过关闭曝气器、增设搅拌装置确保DO<0.2mg/L；好氧区采用变频风机调节风量，维持DO在2-3mg/L，通过在线DO监测仪实时反馈调节；二是优化碳源补充策略。当进水COD/TP<20时，在厌氧区投加乙酸钠、甲醇等易降解碳源，碳源投加量按“COD补充量=（20-实际COD/TP）×进水TP浓度×处理水量”计算。某污水厂通过投加乙酸钠，将COD/TP提升至25，生物除磷率从55%提升至82%；三是合理调控污泥龄。根据水温调整污泥龄，夏季控制在8-10天，冬季延长至12-15天，通过排泥量精准控制，确保MLSS稳定在3000-4000mg/L；四是强化低温适应性。北方污水厂对生化池采取保温措施（如加盖保温棚、铺设岩棉保温层），将水温维持在15℃以上；若条件允许，可引入厂内余热（如污泥厌氧消化产热）加热进水，提升微生物活性。

3.强化化学除磷：实现“生物+化学”协同增效

化学除磷的优化关键是“精准匹配药剂与反应条件”：一是科学选型药剂。根据进水pH值选择药剂，中性水体优先选用聚合氯化铝（投加量通常为TP的8-12倍），酸性水体选用聚合硫酸铁（投加量为TP的10-15倍），高碱度废水可采用石灰；二是优化投加模式。采用“多点投加”策略，70%药剂投加于曝气池末端，30%投加于二沉池进水口，延长反应时间；同时在投加点后设置静态混合器，确保药剂与污水充分混合；三是严控反应参数。通过加药泵变频调节控制投加量，结合出水总磷监测数据建立反馈机制；将反应区pH控制在6.5-7.5（铝盐、铁盐）或10-11（钙盐），沉淀区水力停留时间延长至2.5-3小时，确保絮体充分沉降。

4.污泥系统管控：阻断磷的内循环路径

污泥处理环节需聚焦“减少磷释放+强化磷回收”：一是优化污泥浓缩工艺。采用离心浓缩替代重力浓缩，将浓缩时间控制在4小时以内，浓缩上清液单独引入化学除磷单元处理，避免直接回流；二是改进脱水工艺。精准控制PAM投加量（干泥投加量0.1%-0.3%），采用“低温脱水+热干化”组合工艺，减少磷溶出；脱水滤液经曝气氧化后，再进入生化池处理；三是推进磷回收利用。对于规模较大的污水厂，可采用鸟粪石结晶法从污泥消化液中回收磷，生成的鸟粪石作为缓释肥料，实现“变废为宝”。

三、应急处置与长效保障：构建控磷长效机制

当出现总磷超标预警时，需立即启动应急措施：一是应急加药，在二沉池出水端临时投加高效除磷剂（如聚合氯化铝铁），快速降低出水总磷；二是调整运行参数，增加排泥量（污泥龄缩短2-3天），减少回流污泥中磷的携带量；三是启用深度处理单元，若污水厂配套活性炭过滤、膜过滤等设施，立即投入运行，确保出水达标。

长效保障需依托“监测+培训+技术创新”：建立“进水-生化池-出水-污泥”全流程总磷监测体系，监测频次提升至每2小时1次；定期开展运维人员技术培训，重点强化工艺参数调节、药剂投加控制等实操能力；积极引入智慧运维系统，通过大数据分析预测总磷变化趋势，实现精准调控。

结语

市政污水处理厂总磷控制是一项系统工程，需打破“头痛医头”的单一治理模式，从源头管控、工艺优化、污泥处置等多环节协同发力。通过构建“外源拦截、生物强化、化学兜底、污泥控磷”的全流程体系，结合精准运维与智慧管控，不仅能实现总磷稳定达标，更能推动污水厂从“污染治理”向“资源回收”转型，为流域生态保护提供坚实保障。