城市污水处理保证除磷脱氮效果的关键.docx

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城市污水处理保证除磷脱氮效果的关键

城市污水处理保证除磷脱氮效果关键

（一）

摘要：

生产运行实践证明，合理控制A段、O段溶解氧量，保持较高BOD负荷，可以大大提高A/O法生物除磷工艺除磷效果。

关键词：

除磷溶解氧BOD负荷

1前言

从七十年代中期人们发现并开始研究污水除磷工艺技术以来，已有大量关于除磷机理研究论文发表，国内外也已有众多污水处理厂采用各种除磷工艺技术在运行。

有污水处理厂在实际运行中除磷效果较好，也有污水处理厂在实际运行中除磷效果不尽人意。

因不了解除磷效果不好污水处理厂具体情况，在这里不妄加评论。

下面只就大连开发区水质净化一厂在实际运行中除磷效果较好关键进行探讨，仅供参考。

大连开发区水质净化一厂二级处理除磷情况见表2。

表2进出水TP月平均值（单位：

mg/L）

全年总水量日平均水量CODBOD5SSN-NH3TP进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水1993年5789.8272.62207.9632.77218.9326.6810.235.474.070.261994年643722017636572.1858.77229.8214.70273.0013.078.662.234.040.201995年14358.6C47.12187.7510.65140.2014.4229.934.223.570.5l1996年1184532532453440.2251.40180.0C11.13200.469.3418.428.676.250.551997年59481.2459.28185.1810.30286.1213.8120.6915.035.960.471998年17501.8960.96200.619.55246.4416.3022.6611.734.780.531999年98453.8762.27190.5413.25201.6l12.3825.6215.695.030.592000年1492144840763724.6565.70268.5316.57421.8819.5929.0219.2l5.3l0.43平均1128737031134520.3159.77206.3C14.87248.5815.7C20.6510.284.880.44

2大连开发区水质净化一厂基本情况

大连开发区水质净化一厂日处理污水设计能力为8万立方米，工艺流程如下：

污水—→沉砂池—→初沉池—→A/O池→二沉池—→排海—→

↑↓

└———污泥─→浓缩─→脱水─→外运

↓

干燥

共有A/O池四座（1#—4#），以3#、4#A/O池为例：

A段：

24.4（长）×7（宽）×5.7（深）×2=1946米3

O段：

28.0（长）×8（宽）×5.7（深）×3=3831米3

3#、4#系统日处理污水能力5万米3，污水在A段停留时间为1小时15分，在O段停留时间为2时30分，总停留时间为3小时45分左右。

为避免外来空气带入A段，A/O池采取液下进水，A段采用液下搅拌器。

3#、4#A/O池A段和O段DO及MLSS见表1。

表1（单位：

mg/L）

A段O段MLSS3#A/O池8月0.1032.1712.60811月0.2232.1592.0504#A/O池8月0.0952.3482.40211月0.2052.3091.954

大连开发区水质净化一厂出水TP一般都在0.5mg/L以下，而脱水后污泥中P（以P2O5计）含量近10%。

3A/O法除磷机理

A/O法除磷机理大家公认是聚磷菌先在A/O池A段处于无氧状态，在此状态下，聚磷菌吸收污水中含有乙醇、甲酸、乙酸、丙酸等易生物降解有机物贮于细胞内作为营养源，同时将细胞内已有聚合磷酸盐以PO4-3-P形式释放于水中。

而在有氧状态下，聚磷菌将细胞内存在有机物质进行氧化分解产生能量，这时能将污水中PO4-3-P超量吸收于细胞内，又以聚磷酸盐形式贮存在细胞内，这些磷最终以污泥形式排出，从而达到从污水中去除磷目。

4污水中除磷影响因素：

4.1溶解氧（DO）影响：

溶解氧影响包括两方面。

首先必须在厌氧区中控制严格厌氧条件，这直接关系到聚磷菌生长状况、释磷能力及利用有机基质合成PHB能力。

由于DO存在，一方面DO将作为最终电子受体而抑制厌氧菌发酵产酸作用，妨碍磷释放；另一方面会耗尽能快速降解有机基质，从而减少了聚磷菌所需脂肪酸产生量，造成生物除磷效果差。

其次是在好氧区中要供给足够溶解氧，以满足聚磷菌对其储存PHB进行降解，释放足够能量供其过量摄磷之需，有效地吸收废水中磷。

一般厌氧段DO应严格控制在0.2mg/L以下，而好氧段溶解氧控制在2.0mg/L左右。

我厂实践证明，如果在绝氧区（A段）DO符合要求，细胞内磷释放情况好，同时在好氧区（O段）DO符合要求，则细胞吸收磷情况就好，也就是说在A段必须大量释放磷情况下，才能在O段过量吸收磷，从而达到从污水中很好除磷效果，这一点对于除磷特别重要。

我厂有一个实际情况可以证明：

1999年8月3日因鼓风机系统出现故障，只能开一台鼓风机，3#、4#A/O池O段DO只有0.2mg/L，结果3#二沉池出水TP是5.61mg/L，4#二沉池出水TP是3.63mg/L。

8月4日鼓风机系统恢复正常，开两台鼓风机供气，3#、4#A/O池O段DO≥2.5mg/L，3#、4#二沉池出水TP检不出。

这一实际情况非常有力地说明聚磷菌在绝氧条件下大量释放磷，在供氧充足时就会大量吸收磷。

我厂A/O池A段溶解氧一般都在0.2mg/L以下，O段溶解氧一般控制在2.0-3.0mg/L之间。

在这里需要特别强调指出是：

在O段DO一定要保证＞2.0mg/L，这一点除对保证聚磷菌过量摄磷特别重要外（否则吸收磷就大大减少），还有更为重要一点是防止在二沉池及以后流程中聚磷菌体内磷因DO不够而释放出来。

如果只注意在A/O池中除掉磷，而不关注对聚磷菌摄磷以后保护，就会发生厌氧释放磷，就会前功尽弃，导致二沉池出水含磷浓度高，或二沉池排出来污泥中所含磷在以后流程中释放出来。

上述观点有些资料已经提到，但有厂在实际运行中并未给予足够重视，而只过份考虑节电，A/O池O段出水DO尽量低,又加之污泥在二沉池停留时间过长，造成二沉池内缺氧，使“吃饱”了磷聚磷菌在缺氧状态下将体内磷又释放出来。

大连开发区水质净化一厂，污泥在二沉池内停留时间是2小时30分左右，经检测二沉池内污泥TP高达23.00mg/L，如果这些磷不保护好（用足够DO）而释放出来，势必造成二沉池出水含磷量过高。

4.2BOD影响

5．BOD负荷和有机物性质

废水生物除磷工艺中，厌氧段有机基质种类、含量及其与微生物营养物质比值（BOD5/TP）是影响除磷效果重要因素。

不同有机物为基质时，磷厌氧释放和好氧摄取是不同。

根据生物除磷原理，分子量较小易降解有机物（如低级脂肪酸类物质）易于被聚磷菌利用，将其体内储存多聚磷酸盐分解释放出磷，诱导磷释放能力较强，而高分子难降解有机物诱导释磷能力较弱。

厌氧阶段磷释放越充分，好氧阶段磷摄取量就越大。

另一方面，聚磷菌在厌氧段释放磷所产生能量，主要用于其吸收进水中低分子有机基质合成PHB储存在体内，以作为其在厌氧条件压抑环境下生存基础。

因此，进水中是否含有足够有机基质提供给聚磷菌合成PHB，是关系到聚磷菌在厌氧条件下能否顺利生存重要因素。

一般认为，进水中BOD5/TP要大于15，才能保证聚磷菌有着足够基质需求而获得良好除磷效果。

为此，有时可以采用部分进水和省去初沉池方法，来获得除磷所需要BOD负荷。

首先是BOD负荷（F/M），它是A/O法生物除磷工艺一个关键参数。

A/O法除磷工艺中起主要作用是聚磷菌，而聚磷菌大多为不动菌属，其生理活性较弱，只能摄取有机物中极易分解部分，通俗地讲即只能吃“极其可口”食物，例如乙酸等挥发性脂肪酸，对于BOD5中大部分有机物，例如固态BOD5部分、胶态BOD5部分，聚磷菌是难以吸收，甚至对已溶解葡萄糖，聚磷菌也都“懒”得摄取。

因此，有机物尤其是低分子有机物是激发聚磷菌同化作用必备条件，A/O生物除磷工艺应保持较高BOD负荷。

有文献报道，通过试验确定：

BOD负荷在0.21～0.50kg·BOD5/kg·MLSS·d之间时，磷去除和有机物去除都达到了较好效果；BOD负荷在0.20kg·BOD5/kg·MLSS·d以下时，除磷效果有所下降；BOD负荷在0.10kg·BOD5/kg·MLSS·d时，除磷效果极差。

这一试验结果也验证了上述理论。

在我厂实际运行中，BOD负荷控制0.3～0.5kg·BOD5/kg·MLSS·d之间，除磷效果较好，二级出水TP基本在0.50mg/L以下。

1998年五至七月，我厂连续三个月二级出水TP较高，超过0.50mg/L，但其它监测项目均正常达标，我们采取了调整曝气量、控制回流比等调控方式，但效果均不明显，经过反复分析研究，我们认为是由于进水BOD5较低或者进水BOD5中溶解性BOD5（亦称SBOD5）较低，造成BOD负荷过低，聚磷菌不能充分进行同化作用，降低了对磷摄取能力。

于是，我们决定超越初沉池，以保证A/O池内具有足够营养物供给聚磷菌。

这样调整效果非常好，TP很快就降到0.50mg/L以下。

具体数据见表3、表4。

表3超越初沉池前BOD5及TP监测数据

BOD5月平均值（mg/L）TP月平均值（mg/L）备注进水出水进水出水5月份275.105.557.361.886月份176.5821.234.180.577月份336.0410.602.790.61表4超越初沉池后BOD5及TP监测数据

BOD5月平均值（mg/L）TP月平均值（mg/L）备注进水出水进水出水8月份159.217.522.380.369月份108.686.182.480.2710月份129.286.885.500.57曝气影响

在超越初沉池运行中，不一定要完全超越，一般情况下可以部分超越，应根据进水BOD和曝气池中污泥浓度以及二沉池出水TP来综合考虑，并兼顾到剩余污泥排放量。

其次是BOD5/TP。

一般认为，要保证除磷效果，应控制进入厌氧段污水中BOD5/TP大于20，以保证聚磷菌对磷有效释放。

如能测得溶解性BOD5（或称滤过性BOD5），简称SBOD5，使SBOD5/TP大于20，

则运行控制将更加准确合理，除磷效果将更为理想。

4.3氧化态氮（NO-n-N）影响

2．厌氧区硝态氮

硝态氮包括硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，其存在同样也会消耗有机基质而抑制聚磷菌对磷释放，从而影响在好氧条件下聚磷菌对磷吸收。

另一方面硝态氮存在会被部分生物聚磷菌（气单胞菌）利用作为电子受体进行反硝化，从而影响其以发酵中间产物作为电子受体进行发酵产酸，从而抑制了聚磷菌释磷和摄磷能力及PHB合成能力。

A/O法除磷前提是聚磷菌在厌氧段内大量地释放磷，然后进入好氧段才能超量摄取磷，但是厌氧段中氧化态氮存在会抑制聚磷菌同化作用，其原因是氧化态氮可以激发回流污泥中脱氮菌活力，而脱氮菌具有较高繁殖速度和同化多种基质能力，导致聚磷菌得不到足够营养物而不能充分释放磷，也就无法在好氧段大量吸收磷。

因此氧化态氮存在将严重影响系统除磷效果。

但是在生产实际中不可避免地要有一些氧化态氮进入厌氧段，只是要尽量控制其进入量，有文献报道厌氧区内氧化态氮浓度低于1.5mg/L时，对磷释放影响较小。

4.4污泥龄（SRT）影响

由于生物脱磷系统主要是通过排除剩余污泥去除磷，因此剩余污泥量多少将决定系统脱磷效果。

而泥龄长短对污泥摄磷作用及剩余污泥排放量有着直接影响。

一般来说，泥龄越短，污泥含磷量越高，排放剩余污泥量也越多，越可以取得较好脱磷效果。

短泥龄还有利于好氧段控制硝化作用发生而利于厌氧段充分释磷，因此，仅以除磷为目污水处理系统中，一般宜采用较短泥龄。

但过短泥龄会影响出水BOD5和COD，若泥龄过短可能会使出水BOD5和COD达不到要求。

资料表明，以除磷为目生物处理工艺污泥龄一般控制在3.5～7d。

另外，一般来说厌氧区停留时间越长，除磷效果越好。

但过长停留时间，并不会太多地提高除磷效果，且会有利于丝状菌生长，使污泥沉淀性能恶化，因此厌氧段停留时间不宜过长。

剩余污泥处理方法也会对系统除磷效果产生影响，因为污泥浓缩池中呈厌氧状态会造成聚磷菌释磷，使浓缩池上清液和污泥脱水液中含有高浓度磷，因此有必要采取合适污泥处理方法，避免磷重新释放。

A/O法除磷是通过将富含磷剩余污泥排除到系统外而实现，而且也是生物除磷唯一途径，只有维持较高剩余污泥排放量才能保证系统除磷效果，这样系统泥龄也不得不相应地降低。

因此A/O法除磷系统要求较低泥龄，一般认为SRT应在7～10天之间，也有人认为SRT在3天左右时，系统仍能维持比较好除磷效率，故最佳值为4～5天。

如果SRT过高，剩余污泥排放量较小，污泥“夹带”排出系统磷总量不多，系统除磷效率就会大大降低，同时，聚磷菌多为短泥龄微生物，SRT较高时，污泥活性和沉降性能均会下降；但SRT也不能过低，这会导致混合液污泥大量流失，对降解BOD5和除磷反而不利，所以降低系统SRT，必须以保证BOD5有效去除为前提。

我厂实际运行中，SRT一般控制在7天左右，除磷效果较好。

另据报道，美国Hyperion污水处理厂在摄氏22～24度时，SRT可降低至3.1天，而出水磷仅为0.4mg/L。

可见SRT一般范围不是绝对，应根据进水水质、BOD5（或SBOD5）/TP值、系统MLSS值波动做相应调整，总应着眼于总除磷量。

4.5回流比（R）影响

前已述及，A/O工艺保证除磷效果极为重要一点，就是使系统污泥在曝气池中“携带”足够溶解氧进入二沉池，其目就是为了防止污泥在二沉池中因厌氧而释放磷，但如果不能快速排泥，二沉池内泥层太厚，再高DO也无法保证污泥不厌氧释磷，因此，A/O系统回流比不宜太低，应保持足够回流比，尽快将二沉池内污泥排出。

但过高回流比会增加回流系统和曝气系统能源消耗，且会缩短污泥在曝气池内实际停留时间，影响BOD5和P去除效果。

如何在保证快速排泥前提下，尽量降低回流比，需在实际运行中反复摸索。

一般认为，R在50~70%范围内即可。

我厂污泥回流比基本上控制在50%左右。

4.6水力停留时间（HRT）影响

对于运行良好城市污水生物脱氮除磷系统来说，一般释磷和吸磷分别需要1.5～2.5小时和2.0～3.0小时。

总体来看，似乎释磷过程更为重要一些，因此，我们对污水在厌氧段停留时间更为关注，厌氧段HRT太短，将不能保证磷有效释放，而且污泥中兼性酸化菌不能充分地将污水中大分子有机物分解为可供聚磷菌摄取低级脂肪酸，也会影响磷释放；HRT太长，也没有必要，既增加基建投资和运行费用，还可能产生一些副作用。

总之，释磷和吸磷是相互关联两个过程，聚磷菌只有经过充分厌氧释磷才能在好氧段更好地吸磷，也只有吸磷良好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数据是：

厌氧段HRT为1小时15分～1小时45分，好氧段HRT为2小时～3小时10分较为合适。

4.7pH影响

pH对磷释放和吸收具有不同影响。

pH值偏低时，有利于聚磷菌对聚磷酸水解，磷释放速率和释放量较大；试验证明pH值在6～8范围内时，磷厌氧释放比较稳定。

pH值偏高时，有利于磷吸收，其吸收速率和吸收量较大。

pH值低于6.5时生物除磷效果会大大下降。

综合考虑，曝气池混合液pH值应控制在6.5～8.0范围内。

我厂进水pH值始终稳定在此范围内未发现pH对除磷产生影响。