污水生物除磷影響因素分析

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【摘要】磷的污染已成為環境污染的重要因素之一，污水中對磷的去除已顯得越來越重要，目前大多數污水處理在工藝選擇中選擇了生物除磷的工藝技術，但在污水生物除磷的實際操作中，有許多因素會對除磷的效果產生影響。本文通過對污水生物除磷的影響因素進行探討，以尋求提高生物除磷的對策，希望能為業界同行提供參考。

【關鍵詞】污水；生物除磷；影響因素

引言

近年來，我國的污水處理業務取得了長足的進步和發展，生活污水、工業廢水、畜禽養殖污水設施基本建成，但是在設施的運行管理中，仍然存在很多困難，特別是對于污水生物除磷的問題，由于存在影響因素較多，不能穩定達標。中國現行的《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）的第一級標準就嚴格要求磷酸鹽含量少于0.5mg/L。而大多數污水處理廠使用的是二次生物處理方法，難以實現這一目標[1]。

1污水生物除磷技術

1.1磷的存在形式

通常來說，磷在大多數情況下主要通過點污染進入水體。研究表明，水中大部分的磷來自排放的污水，而家用洗滌劑（粉狀洗滌劑）是排放的污水中磷的主要來源。隨著三磷酸鹽作為合成洗衣粉中的骨架成分的引入，水的富營養問題變得越來越嚴重，污水中的磷通常以磷酸鹽、多磷酸鹽和有機磷的形式存在。

1.2生物除磷

水環境中磷的管理問題在國外相對較早，一般采用“前處理”與“后處理”相結合的方法。換句話說，前提是關于粉狀洗滌劑的磷含量和污水處理中除磷的嚴格規定作為補充措施。在中國，目前尚無明確的禁用磷的法律，僅在污水的二級處理階段。在當前普遍強調在水生環境中大規模控制磷的情況下，通過化學沉淀去除磷顯然不能滿足商業化的迫切需求[2]。生物除磷工藝流程如圖1所示。近年來，隨著科學技術的快速發展，微生物學也得到了很好的發展，人們對微生物技術的掌握水平也越來越高，慢慢將微生物技術應用到了污水除磷工藝中，替代了以往單純的除磷工藝，改變了除磷工藝的發展方向，進而實現了高效率、低能耗的除磷目的，對污水生物除磷技術進行了強化，并廣泛的進行推廣應用。污水生物除磷的原理就是根據聚磷菌來吸取污水中的磷，將其轉變為聚磷酸鹽，存儲在細胞內，之后將其作為剩余污泥排除。根據研究發現，聚磷菌可以在厭氧條件下釋放磷并吸收水中的揮發性脂肪酸。從工程學角度來看，所謂的反硝化和好氧性聚磷菌只是微生物從污水中去除氮和磷的研究中的微生物定義。

2污水生物除磷的意義

近幾年，水體的富營養化問題變得更加嚴重，水體的富營養化主要是由于氮、磷等植物營養物質的過量排放。磷是水體富營養化的主要限制因素，因此，控制磷的釋放濃度尤為重要。根據我國《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）標準，一級A標磷的排放濃度低于0.5mg/L，而一級B標的磷排放濃度被控制在1.0mg/L及以下[3]。在南部大部分地區，污水處理廠收集的城市污水濃度較低,長期的低負荷導致去除生物磷非常困難。因此，有必要詳細研究生物除磷的機理，分析影響生物除磷的各種因素，促進工藝操作的優化，確保磷的排放達標。

3生物除磷的影響因素

3.1有機物質濃度

水中有機物的濃度是影響厭氧磷釋放的另一個因素，某大學的一個研究小組調查了農村和城市污水的水質，發現流入TKN/COD0.14，即使采用UCT工藝，其脫磷效果也很差。當然，該比率基于南非的城市污水成分，在其他國家/地區中，污水中易生物降解的底物的濃度會有所不同，其比例也會相應改變。據報道，當TKN/COD為0.13時，西歐脫磷工廠具有良好的脫磷效果。

3.2碳源類型和濃度

廢水中有機物的成分，特別是其生物降解性，極大地影響了除磷過程的性能。生物除磷的機理表明，生物除磷需要足夠的碳源以滿足聚磷菌厭氧段的磷釋放要求。同樣，如果不合成細胞內聚合物，就不能消除無效的磷釋放。富磷細菌用于易分解的小分子，并且它們觸發磷釋放的能力比有機物強得多，有機物在高分子量時難以分解。最近的研究表明，在生物去磷酸化中，由于聚磷菌和聚糖菌之間的競爭而導致的不同類型碳源之間的競爭，會導致不同碳源釋放出不同程度的磷。GAOs吸收水中的有機物并在厭氧區合成PHAs，但不會釋放磷。當聚糖菌在競爭中占主導地位時，污泥的磷釋放能力將大大降低。當C/P比超過50mgCOD/mgP時，除磷效率降低，這主要是因為聚糖細菌目前具有足夠的碳源來支持其生長[4]。

3.3溫度

低溫下聚磷菌的生長速度很慢，但是溫度對生物除磷的影響很小。根據某污水處理廠的數據，即使水的溫度降至8~9℃，污水中的磷也低于2mg/L，溫度對除磷的影響主要是影響發酵細菌的產酸。另外，如果需要同時進行脫氮，則必須實現硝化，這需要減少負荷并延長泥齡。結果減少了酸的產生并影響了脫磷作用，解決方案是添加一個外部VFA。污水處理廠采用的方法是添加含有大量VFA的污泥濃縮池的上清液，從而可以在寒冷的天氣中同時去除氮和磷。

3.4pH

pH不合適的工業廢水需要在處理和監測之前進行調整，并應安裝房屋流動設備以避免污泥中毒[5]。污水生物除磷系統的合適pH范圍與常規中性、弱堿性生物處理方法相同，生活污水的pH通常在此范圍內。pH較高的處理器，尤其是生物膜填充劑，通常會看到磷酸鈣并去除一些磷。液相中磷的濃度與pH相應關系如圖2所示。

3.5溶解氧

溶解氧對生物除磷過程的影響分為厭氧區和好氧區。在厭氧區，富磷細菌具有良好的生長條件、磷釋放能力和PHB合成能力，所以必須嚴格控制厭氧條件。一方面，DO充當最終的電子受體，抑制了產氧細菌的酸產生，從而阻礙了磷的釋放。另一方面，DO消耗每克氧氣迅速分解的有機物。每克氧消耗2mg的COD，導致容易被微生物降解的COD不足，從而影響厭氧磷的釋放。在好氧區，需要足夠的DO來支持聚磷菌分解PHB，并且必須獲得足夠的能量來過量吸收磷，以增強除磷效果。通常，厭氧段的溶解氧應控制在0.2mg/L以下，好氧段的溶解氧應控制在2.0mg/L以下，否則，將促進細胞的內源性呼吸并禁用磷的釋放[6]。

3.6泥齡

生物除磷系統中的除磷是通過排放富含磷的殘留污泥來完成的，因此殘留污泥的量決定了系統的除磷效率。泥齡越短，活性污泥每單位質量的磷含量越高，排出污泥的磷含量越高，除磷效率越高。因此，對于主要目的是除磷的污水處理來說，使用相對較短的泥齡通常是合適的，根據相關數據，最好將SRT控制在3.5-7d。

3.7污泥沉降性能

由于生物除磷系統中污泥的磷含量很高，當固液分離不好時，溢出的污泥會對除磷效率產生重大影響。造成泥漿逸出的一個重要因素是二級沉淀池中泥漿的局部脫氮，并且二級沉淀池中積聚的污泥花費的時間太長，無法消耗DO。反硝化細菌使用NO3進行反硝化并生成N2氣體和N2O氣體，它在水中的溶解度非常低，并以小氣泡的形式附著在污泥絮凝物上漂浮，并隨水溢出[7]。污泥沉降性能差會導致二級沉降池中的固液分離不良，許多數據表明，厭氧和好氧循環脫磷系統可以避免由絲狀微生物過度生長引起的污泥膨脹，但在某些情況下，污泥長仍保留在厭氧區，會誘導絲狀真菌的生長。

4結束語

為了控制水污染，保護城市水環境以及人類健康和維持生態平衡，必須對廢水進行處理和排放，以達到標準。雖然很難達到0.5mg/L磷酸鹽的一級標準，但以上對影響生物除磷的因素的分析和討論是基于未來的污水處理。嚴格控制反應池中的pH、溫度等環境條件，大大提高了生物除磷效率，使得污水處理廠可以達到其相應的排放標準。

參考文獻

[1]王亞東，王少坡，鄭莎莎，等.生物除磷系統的聚磷微生物種群及其檢測方法[J].環境工程，2015，33（2）：21-26.

[2]任立，邢麗貞，孫非凡，等.生物除磷中聚磷菌與聚糖菌競爭因素研究進展[J].山東建筑大學學報，2014（2）：170-175.

[3]張華，張學洪，郭周芳，等.微孔曝氣氧化溝生物脫氮除磷影響因素的研究[J].水處理技術，2014（4）：103-106.

[4]彭趙旭，韓微，彭志遠，等.反應時間和碳磷比對單級好氧除磷的影響[J].鄭州大學學報：工學版，2018（4）：46-50.

[5]章璋，朱易春，王佳琪，等.短程反硝化除磷的影響因素分析[J].江西理工大學學報，2019（1）：46-53.

[6]金鵬康，鄭未元，王先寶，等.倒置A~2/O與常規A~2/O工藝除磷效果對比[J].環境工程學報，2015，9（2）：501-505.

[7]付騰飛，王璐.SBR法處理城市污水脫氮除磷的影響因素研究[J].能源與環境，2014（4）：72-73.

作者：張深 單位：重慶市合川區生態環境監測站