城镇污水处理厂生物除磷工艺应用及影响因素分析

城镇污水处理厂生物除磷工艺应用及影响因素分析

林让怀

德化县戴云水处理有限公司   福建 德化  362500

摘要：污水中含有大量蛋白质、氨氮、脂肪等有机物，以及寄生虫卵等病原微生物，其中氮磷等植物营养物质含量过多会加剧水富营养化污染。而粪便、洗涤剂和工业废水是城市污水中磷的主要来源，常以正磷酸盐、聚磷酸盐、有机磷酸盐等形式溶解于污水中。因此，氮（N）、磷（P）是城镇污水处理厂处理污水需要关注的2大主要指标。但长期以来，受居民生活习惯等因素影响，我国城镇生活污水中碳-氮比较低，且生化需氧量浓度一般低于200mg/L。城镇居民生活污水处理过程中，除了选择合适的工艺技术，还要充分考虑污水处理厂污水中的磷含量、除磷工艺要求，以及除磷技术的复杂程度等，选择不同的除磷工艺技术。目前，城镇污水处理厂除磷工艺主要有物理法、化学法和生物法。其中，应用较为广泛的为生物法除磷，工艺成熟、操作简便、成本较低。

关键词：城镇污水处理厂；生物除磷工艺；应用；影响因素

1生物除磷工艺的概念

生物除磷工艺是一种利用生物学过程去除废水中磷的工艺。磷是废水中的一种重要污染物，它的存在会导致水体富营养化、水生生物过度繁殖等问题。生物除磷工艺通过利用特定的生物群落，促进废水中的磷转化为可沉淀的物质，从而达到除磷的目的。在生物除磷工艺中，通常利用两种具有除磷能力的微生物，即聚磷菌和氮磷菌。聚磷菌具有能够将废水中的溶解磷转化为细胞内磷酸盐的能力，而氮磷菌则可以将废水中的含磷有机物氧化为磷酸盐。这两种微生物的协同作用使得废水中的磷得到有效去除。生物除磷工艺主要包括一系列的生物处理单元，如好氧段、缺氧段和好氧-缺氧交替段等。在好氧段，废水中的有机物被氧化，产生生物体和无机物。在缺氧段，一部分有机物被降解，同时聚磷菌在缺氧条件下释放出多聚磷。在好氧-缺氧交替段，有机负荷和氧供应的变化使得细菌更好地利用有机物和磷酸盐。通过这些处理单元的协同作用，废水中的磷得到去除，从而达到净化水体和保护环境的目的。生物除磷工艺相比传统的化学除磷工艺具有许多优点，如操作简单、能耗低、无需添加化学药剂、产生较少的废弃物等。因此，生物除磷工艺在废水处理中得到了广泛应用，并被认为是一种可持续和环境友好的技术。

2案例概况

2021年10月，某城镇生活污水处理厂建成投入运行。设计日处理生活污水3500m3/d，设计出水标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准（见表1），选用“A2/O+MBR”生物处理工艺技术。污水经格栅、提升泵房、沉砂池后进入曝气池、沉淀池处理，出水段采用曝气生物滤池深度处理工艺，污泥经浓缩池浓缩后脱水。

3城镇污水处理厂生物除磷工艺运行分析及调试

从监测结果来看，厌氧池、缺氧池中溶解氧浓度含量超过了标准限值，且生物池污泥龄较长，是导致污水处理厂出水TP未达到一级（A）标准的主要原因。为此，需要全面分析并采取相应的调试措施。

3.1溶解氧

该污水处理厂采用A2/O+MBR除磷工艺，将收集的城镇污水经调节池，直接进入生物池厌氧段。从设备布设情况看，进水管道布设位置高，生物池水位低，水流出现较为明显的跌水现象，需增设推流器，提升厌氧池、缺氧池内水流速，好氧池布设微孔曝气器，作为充氧设备。因此，为解决厌氧池溶解氧偏高而影响除磷效果，该污水处理厂在确保厌氧池污泥不沉条件下，减小推进器速度，最大限度地减少因推进器旋转而产生的氧气溶解；同时，投加除氧剂，降低厌氧池污水溶解氧浓度。经过7d调整，厌氧池内不同溶解氧浓度得到了显著降低。

3.2污泥龄

为维持生物运行系统始终保持较为稳定的运行工况，需要及时排出剩余污泥，根据排出的污泥量特点和规律，计算出生物池中污泥龄。污泥排出量越多，生物池内污泥龄越短，反之则污泥龄越长。为控制该污水处理厂生物池内污泥龄，应加大每天剩余污泥排放量。而A2/O+MBR工艺的运用，不仅要求实现污水除磷，还要保证生物脱氮处理达到预期效果。因此，最大限度缩短污泥龄时，也要兼顾解决其他污染物指标对污泥龄影响。污泥龄调试情况见表4，污泥龄<15d时生物池中的TN、TP去除率均较高。因此，该污水处理厂将生物池污泥龄确定为15d。

3.3污泥回流比

增大污泥回流比不仅会降低回流污泥浓度，还能有效稳定悬浮污泥浓度，减少二沉池的沉淀时间，从而更利于防止污水中磷的提前释放。该污水处理厂污泥回流比设计在70%～80%，应适当调节增加污泥回流比，控制在80%～95%左右，防止污水中磷含量的提前释放，增加二沉池容及活性污泥系统动力消耗。

4城镇污水处理厂生物除磷工艺影响因素控制措施

4.1控制生物池溶解氧浓度

厌氧条件下释放磷，好氧条件下磷被吸收而实现去除，可见生物处理工艺应用时的厌氧区、好氧区的溶解氧浓度直接影响除磷效率和除磷量。由于聚磷菌代谢较为缓慢，一般只能吸收低分子有机物好氧菌，因此污水中也要保持一定浓度溶氧量，但溶解氧浓度不宜过高，过高会导致聚磷菌以外的其他异养菌竞争碳源，导致污水处理时释磷不够充分而影响整体除磷效果。因此，在聚磷菌生化作用过程中，要严格控制好厌氧区、好氧区等不同区域溶解氧浓度。从实际调试情况来看，好氧池出水端溶解氧浓度应控制在1.5mg/L～2mg/L，厌氧区溶解氧浓度一般控制在2mg/L以下，工艺除磷效果较好。

4.2调节污泥龄

生物除磷工艺中污泥龄是影响除磷效果的又一因素。污泥龄体现了聚磷菌的代谢状态，以及聚磷菌的世代时间。实践表明，污水处理厂污泥龄过长，污泥极易被氧化，使得聚磷菌出现释磷现象，影响除磷工艺效果。此外，污泥龄较长还会滋生大量非聚磷菌，抑制聚磷菌生长，降低除磷效果。而污泥龄越短，聚磷菌体内的聚磷量就会越多，排放出更多的污泥量，且短的污泥龄具有较高活性，体内含磷值也较高，缩短污泥龄可有效提升除磷效果。但污泥龄也不宜过短，必须要满足污泥龄大于世代时间这一要求，以保证污水处理过程中聚磷菌生化反映所需的时间和环境。从本次调试情况看，污泥龄控制在15d以内，A2/O+MBR工艺除磷效果更佳。

4.3调节污泥回流比

污水处理过程中去除N、P、CODcr会产生大量活性污泥，其中污泥回流比会直接影响N、P、CODcr等污染物去除效果。为确保生物除磷工艺较好的去污能力，达到预期去除效果，使其保持较高的污泥浓度。综合考虑该污水处理厂污水处理设备运行参数及实际运行效果，该污水处理厂应保持80%的最佳污泥回流比。

5结语

近年来，随着工业化、城市化进程加快，城市人口数量和规模均呈现出较大幅度增长，城市生活污水排放量持续增加，污水中含有大量氮磷化合物，如处理不当直接排放到周边环境会引发水体富营养化，加剧水环境污染。为适应不断增长的污水处理现实需要，市政污水处理厂纷纷进行改扩建，并通过控制溶解氧浓度、调节污泥龄、污泥回流比、水力停留时间和沉淀时间及温度等，有效提升污水处理环境中NH3-H、TP、COD等指标控制能力。因此，优化生物除磷工艺技术的应用，能够减少化学药剂的投加，降低污水处理成本，实现微生物扩繁和利用。

参考文献

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[2]吕浩田，卞晓峥，黄健平，等.膜生物反应器强化生物除磷工艺及影响因素[J].河南化工，2022，39（04）：1-4.