污水厂除磷解析

污水生物(wù)除磷的原理(lǐ)就是人為(wèi)创造生物(wù)超量除磷过程，实现可(kě)控的除磷效果。整个过程必1须通过创造厌氧环节利用(yòng)厌氧微生物(wù)的作用(yòng)来实现生物(wù)除磷过程。

1）厌氧条件下释磷

在没有(yǒu)溶解氧或硝态氮存在的条件下，兼性细菌通过发酵作用(yòng)将可(kě)溶性BOD5转化為(wèi)低分(fēn)子挥发性有(yǒu)机酸VFA。聚磷菌吸收这些发酵产物(wù)或来自原污水的VFA，并将其运送到细胞内，同化成胞内碳能(néng)源储存物(wù)质PHB，所需的能(néng)力来源于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解，并导致磷酸盐的释放。

2）好氧条件下摄磷

好氧条件下，聚磷菌的活力得到恢复，并以聚磷的形式存储超过生長(cháng)所需的磷量，通过PHB的氧化代謝(xiè)产生能(néng)量，用(yòng)于磷的吸收和聚磷的合成，能(néng)量以聚磷酸高能(néng)键的形式捕集存储，磷酸盐从水中被去除。

3）富磷污泥的排放

产生的富磷污泥通过剩余污泥的形式排放，从而将磷去除。从能(néng)量角度来看，聚磷菌在无氧条件下释放磷获取能(néng)量以吸收废水中溶解性有(yǒu)机物(wù)，在好氧状态下降解吸收溶解性有(yǒu)机物(wù)获取能(néng)量以吸收磷。

除磷的关键是厌氧區(qū)的设置，聚磷菌能(néng)在短暂的厌氧条件下，由于非聚磷菌吸收低分(fēn)子基质并快速同化和储存这些发酵产物(wù)，即厌氧區(qū)為(wèi)聚磷菌提供了竞争优势。

这样一来，能(néng)吸收大量磷的聚磷菌就能(néng)在处理(lǐ)系统中得到选择性增殖，并可(kě)通过排除高含磷量的剩余污泥达到除磷的目的。这种选择性增殖的另一好处是抑制了丝状菌的增殖，避免了产生沉淀性能(néng)较差的污泥的可(kě)能(néng)，因此厌氧/好氧生物(wù)除磷工艺一般不会出现污泥膨胀。

除磷工艺流程可(kě)分(fēn)為(wèi)主流程除磷工艺和侧流程除磷工艺两类。

主流除磷工艺的厌氧段在处理(lǐ)污水的水流方向上，其代表工艺有(yǒu)A/O、A2/O、Bardenpho 工艺、Phoredox 工艺、UCT、改良型UCT、SBR以及氧化沟工艺。

测流除磷工艺的厌氧段不在水流方向上，而是在回流污泥的测流上。比如 Phostrip 工艺。

生物(wù)除磷工艺优点：表现出除磷效果好，并能(néng)改进污泥沉降性能(néng)，减少活性污泥膨胀现象等。下面列举几个常用(yòng)工艺。

1、A2/O 工艺

A2/O工艺是在 A/O 工艺的基础上增加了一个缺氧阶段，使好氧區(qū)中的混合液回流至缺氧區(qū)使之反硝化脱氮，从而使除磷和脱氮相结合。缩小(xiǎo)了曝气區(qū)的體(tǐ)积。

但是由于存在内循环，系统排放的剩余污泥中只有(yǒu)少部分(fēn)经历了完整放磷吸磷过程，其余基本上未经厌氧状态而直接由缺氧區(qū)进入好氧區(qū)，这对于系统除磷是不利的。而且為(wèi)了降低回流污泥中的硝酸盐，必1须提高混合液回流量，从而增加電(diàn)耗。

2、Phostrip 工艺

该工艺把生物(wù)法和化學(xué)除磷法结合在一起，将一部分(fēn)回流污泥 (约為(wèi)进水流量的 10%～20%)分(fēn)流到厌氧池除磷，污泥在厌氧池中通常停留 8～12 h，聚磷菌则在厌氧池中进行磷的释放，脱磷后的污泥回流到曝气池中继续吸磷。含磷上清液进入化學(xué)沉淀池，投加石灰生成沉淀。它除磷效率可(kě)达 90%以上，处理(lǐ)出水含磷量可(kě)低于 1mg·L-1，对进水水质波动的适应性较强，较少受进水 BOD 的影响，加之大部分(fēn)磷以石灰污泥的形式沉淀去除，因此污泥处理(lǐ)不像高磷剩余污泥那样复杂。

3、氧化沟工艺

氧化沟工艺由于其特殊的运行方式，在空间上形成了缺氧、好氧的交替变化，达到了硝化、反硝化和生物(wù)除磷的目的。其可(kě)在低负荷和较長(cháng)的泥龄条件下运行，由于无需回流，比一般工艺节能(néng) 10% ～20%。若水量大或负荷高，则工艺占地面会很(hěn)大。

所有(yǒu)的生物(wù)除磷系统都有(yǒu)以下几个特点：保证厌氧區(qū)真正处于厌氧状态，既不存在游离态的溶解氧，也不存在硝酸根等结合态氧，如通过改变污泥回流方式和路径以避免硝酸根进入厌氧區(qū)，而防止厌氧區(qū)的反硝化作用(yòng)，对聚磷菌厌氧释放磷的竞争抑制作用(yòng);保证厌氧區(qū)进水中易生物(wù)降解有(yǒu)机物(wù)的含量，以使聚磷菌能(néng)在与其它细菌对食料的争夺中占优势，如可(kě)在进水中加入初沉污泥酸性发酵液等。

生物(wù)除磷中通过聚磷菌在厌氧状态下释放磷，在好氧状态下过量地摄取磷。经过排放富磷剩余污泥而除磷，其影响生物(wù)除磷不达标因素有(yǒu)：生物(wù)除磷的影响因素包括：温度、pH值、厌氧池DO、厌氧池硝态氮、泥龄、CP比、RBCOD含量、糖原、HRT等。

温度对除磷效果的影响不如对生物(wù)脱氮过程的影响那么明显，在一1定温度范围内，温度变化不是十分(fēn)大时，生物(wù)除磷都能(néng)成功运行。试验表明，生物(wù)除磷的温度宜大于10℃，因為(wèi)聚磷菌在低温时生長(cháng)速度会减慢。

在pH在6.5一8.0时，聚磷微生物(wù)的含磷量和吸磷率保持稳定，当pH值低于6.5时，吸磷率急剧下降。当pH值突然降低，无论在好氧區(qū)还是厌氧區(qū)磷的浓度都急剧上升，pH降低的幅度越大释放量越大，这说明pH降低引起的磷释放不是聚磷菌本身对pH变化的生理(lǐ)生化反应，而是一种纯化學(xué)的“酸溶”效应，而且pH下降引起的厌氧释放量越大，则好氧吸磷能(néng)力越低，这说明pH下降引起的释放是破坏性的，无效的。pH升高时则出现磷的轻微吸收。

每毫克分(fēn)子氧可(kě)消耗易生物(wù)降解的COD1.14mg,致使聚磷生物(wù)的生長(cháng)受到抑制，难以达到预计的除磷效果。厌氧區(qū)要保持较低的溶解氧值以更利于厌1氧菌的发酵产酸，进而使聚磷菌更好的释磷，另外，较少的溶解氧更有(yǒu)利予减少易降解有(yǒu)机质的消耗，进而使聚磷菌合成更多(duō)的PHB。

而在好氧區(qū)需要较多(duō)的溶解氧，以更利于聚磷菌分(fēn)解储存的PHB类物(wù)质获得能(néng)量来吸收污水中的溶解性磷酸盐合成细胞聚磷。厌氧區(qū)的DO控制在0.3mg/l以下，好氧區(qū)DO控制在2mg/l以上，方可(kě)确保厌氧释磷好氧吸磷的顺利进行。

厌氧區(qū)硝态氮存在消耗有(yǒu)机基质而抑制PAO对磷的释放，从而影响在好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。另一方面，硝态氮的存在会被气单胞菌属利用(yòng)作為(wèi)電(diàn)子受體(tǐ)进行反硝化，从而影响其以发酵中间产物(wù)作為(wèi)電(diàn)子受體(tǐ)进行发酵产酸，从而抑制PAO的释磷和摄磷能(néng)力及PHB的合成能(néng)力。每毫克硝酸盐氮可(kě)消耗易生物(wù)降解的COD2.86mg，致使厌氧释磷受到抑制，一般控制在1.5mg/l以下。

由于生物(wù)除磷系统主要通过排出剩余污泥实现除磷，因此剩余污泥量的多(duō)少决定系统的除磷效果，而泥龄長(cháng)短对剩余污泥的排放量和污泥对磷的摄取作用(yòng)有(yǒu)直接的影响。污泥龄越小(xiǎo)，除磷效果越佳。这是因為(wèi)降低污泥龄，可(kě)增加剩余污泥的排放量及系统中的除磷量，从而削减二沉池出水中磷的含量。但对于同时除磷脱氮的生物(wù)处理(lǐ)工艺而言，為(wèi)了满足硝化和反硝化细菌的生長(cháng)要求，污泥龄往往控制得较大，这是除磷效果难以令人满意的原因。一般以除磷為(wèi)目的的生物(wù)处理(lǐ)系统的泥龄控制在3.5~7d。

污水生物(wù)除磷工艺中，厌氧段有(yǒu)机基质的种类、含量及微生物(wù)所需营养物(wù)质与污水中含磷的比值是影响除磷效果的重要因素。不同的有(yǒu)机物(wù)為(wèi)基质时，磷的厌氧释放和好氧摄取效果是不同的。分(fēn)子量较小(xiǎo)的易降解有(yǒu)机物(wù)（如挥发性脂肪酸类等）容易被聚磷菌利用(yòng)，将其體(tǐ)内储存的多(duō)聚磷酸盐分(fēn)解释放出磷，诱导磷释放的能(néng)力较强，而高分(fēn)子难降解有(yǒu)机物(wù)诱导聚磷菌释磷能(néng)力就较差。厌氧阶段磷的释放越充分(fēn)，好氧阶段磷的摄取量就越大。另外，聚磷菌在厌氧阶段释磷所产生的能(néng)量，主要用(yòng)于其吸收低分(fēn)子有(yǒu)机基质以作為(wèi)厌氧条件下生存的基础。因此，进水中是否含有(yǒu)足够的有(yǒu)机质，是关系到聚磷菌能(néng)否在厌氧条件下顺利生存的重要因素。一般认為(wèi)，进水中COD/TP要大于15，才能(néng)保证聚磷菌有(yǒu)足够的基质，从而获得理(lǐ)想的除磷效果。

研究表明，当以乙酸、丙酸和甲酸等易降解碳源作為(wèi)释磷基质时，磷的释放速率较大，其释放速率与基质的浓度无关，仅与活性污泥的浓度和微生物(wù)的组成有(yǒu)关，该类基质导致的磷的释放可(kě)用(yòng)零级反应方程式表示。而其他(tā)类有(yǒu)机物(wù)要被聚磷菌利用(yòng)，必1须转化成此类小(xiǎo)分(fēn)子的易降解碳源，聚磷菌才能(néng)利用(yòng)其代謝(xiè)。

糖原是由多(duō)个葡萄糖组成的带分(fēn)枝的大分(fēn)子多(duō)糖，是胞内糖的贮存形式。如上图所示聚磷菌中糖原在好氧环境下形成，储存能(néng)量在厌氧环境下代謝(xiè)形成為(wèi)PHAs的合成的原料NADH并為(wèi)聚磷菌代謝(xiè)提供能(néng)量。所以在延迟曝气或者过氧化的情况下，除磷效果会很(hěn)差，因為(wèi)过量曝气会在好氧环境下消耗一部分(fēn)聚磷菌體(tǐ)内的糖原，导致厌氧时形成PHAs的原料NADH的不足。

对于运行良好的城市污水生物(wù)脱氮除磷系统来说，一般释磷和吸磷分(fēn)别需要1.5～2.5小(xiǎo)时和2.0～3.0小(xiǎo)时。总體(tǐ)来看，似乎释磷过程更為(wèi)重要一些，因此，我们对污水在厌氧段的停留时间更為(wèi)关注，厌氧段的HRT太短，将不能(néng)保证磷的有(yǒu)效释放，而且污泥中的兼性酸化菌不能(néng)充分(fēn)地将污水中的大分(fēn)子有(yǒu)机物(wù)分(fēn)解為(wèi)可(kě)供聚磷菌摄取的低级脂肪酸，也会影响磷的释放；HRT太長(cháng)，也没有(yǒu)必要，既增加基建投资和运行费用(yòng)，还可(kě)能(néng)产生一些副作用(yòng)。总之，释磷和吸磷是相互关联的两个过程，聚磷菌只有(yǒu)经过充分(fēn)的厌氧释磷才能(néng)在好氧段更好地吸磷，也只有(yǒu)吸磷良好的聚磷菌才会在厌氧段超量地释磷，调控得当会形成一个良性循环。我厂在实际运行中摸索得到的数据是：厌氧段HRT為(wèi)1小(xiǎo)时15分(fēn)～1小(xiǎo)时45分(fēn)，好氧段HRT為(wèi)2小(xiǎo)时～3小(xiǎo)时10分(fēn)较為(wèi)合适。

A/O工艺保证除磷效果的极為(wèi)重要的一点，就是使系统污泥在曝气池中“携带”足够的溶解氧进入二沉池，其目的就是為(wèi)了防止污泥在二沉池中因厌氧而释放磷，但如果不能(néng)快速排泥，二沉池内泥层太厚，再高的DO也无法保证污泥不厌氧释磷，因此，A/O系统的回流比不宜太低，应保持足够的回流比，尽快将二沉池内的污泥排出。但过高的回流比会增加回流系统和曝气系统的能(néng)源消耗，且会缩短污泥在曝气池内的实际停留时间，影响BOD5和P的去除效果。如何在保证快速排泥的前提下，尽量降低回流比，需在实际运行中反复摸索。一般认為(wèi)，R在50~70%的范围内即可(kě)。

1、厌氧段是生物(wù)除磷关键的环节，其容积一般按0.5~2h的水力停留时间确定，如果进水容易生物(wù)降解的有(yǒu)机物(wù)含量较高，应当设法减少水力停留时间，以保证好氧段进水的BOD5含量。

2、如果磷的排放标准很(hěn)高，而所选除磷工艺不能(néng)满足出水要求，可(kě)以增加化學(xué)除磷或过滤处理(lǐ)去除水中残留的低含量磷。

3、在污泥处理(lǐ)过程中如果出现厌氧状态，剩余污泥中的磷就会重新(xīn)释放出来。重力浓缩容易产生厌氧状态，有(yǒu)除磷要求的剩余污泥不能(néng)采用(yòng)这种方法，而应当使用(yòng)气浮浓缩、机械浓缩、带式重力浓缩等不产生厌氧状态的浓缩方法。如果只能(néng)选用(yòng)重力浓缩时，必1须在工艺流程中增设化學(xué)沉淀设施去除浓缩上清液中所含的磷。

4、泥龄是影响生物(wù)脱氮除磷的重要因素。脱氮要求越高，所需泥龄越長(cháng)，对除磷越不利。尤其是在进水BOD5/TP小(xiǎo)于20时，泥龄要控制的越短越好。但如果进水BOD5偏低，活性污泥增長(cháng)缓慢，就不可(kě)能(néng)将泥龄控制的太短，此时需要化學(xué)法除磷