1 出水懸浮固體對生物除磷的影響

　　生物除磷系統主要是通過創造對聚磷菌(PAOs)生長的有利條件使其在活性污泥的菌群中占優勢，將活性污泥中的含磷量從1.5%～2.0%(常規活性污泥法，P/VSS)增加至5%～7%，甚至高達10%以上。

　　提高除(chu)磷(lin)(lin)(lin)效率的(de)(de)主要途徑是首先(xian)將污水中的(de)(de)磷(lin)(lin)(lin)通(tong)(tong)過轉(zhuan)化和網捕為顆粒(li)性磷(lin)(lin)(lin)，從而最大程度(du)地(di)降低(di)出(chu)水中的(de)(de)溶解(jie)性磷(lin)(lin)(lin)含量(liang)，同時采用適當(dang)(dang)的(de)(de)分離方(fang)法將顆粒(li)性磷(lin)(lin)(lin)通(tong)(tong)過排泥加以去除(chu)。圖1表(biao)明(ming)出(chu)水SS對總磷(lin)(lin)(lin)濃度(du)的(de)(de)影(ying)響很大，如當(dang)(dang)P/VSS為6%、出(chu)水SS為20mg/L時出(chu)水顆粒(li)性磷(lin)(lin)(lin)濃度(du)已接近(jin)1.0mg/L。

　　國內外(wai)經(jing)驗表明(ming)，如(ru)采(cai)(cai)用沉淀分離(li)方式，當生物除磷系統(tong)效率較(jiao)高(gao)、出(chu)水溶解性磷量(liang)很(hen)低、終沉池出(chu)水SS也較(jiao)低時(shi)，出(chu)水總(zong)(zong)磷含量(liang)可滿足1mg/L(二(er)級標(biao)準(zhun))的(de)要求。由于沉淀出(chu)水SS很(hen)難達(da)(da)到5mg/L以下，即使生物除磷系統(tong)效率很(hen)高(gao)，處(chu)理出(chu)水中的(de)總(zong)(zong)磷濃度(du)也不太可能(neng)在0.5mg/L以下(一級標(biao)準(zhun))，為達(da)(da)到這一嚴(yan)格(ge)標(biao)準(zhun)，還必須采(cai)(cai)用過濾或投加(jia)化學(xue)藥劑(ji)等(deng)措(cuo)施。

　　2 進水BOD5/TP值對生物除(chu)磷的影響 

　　污水中有機物的可甥物降解性能對生物除磷過程的影響至為重要。影響生物除磷的最基本因素是生物處理厭氧段進水中VFAs(包括厭氧段中其他可快速降解基質的發酵產物)與總磷的比值，最好采用VFA/TP值來判斷污水除磷的可能性，但由于工藝反應過程的復雜性而無法測定厭氧區發酵產物的產生速率，因而一般采用進水的BOD5/TP值作為近似比值。試驗研究表明，進水BOD5/TP值＜20的生物除磷系統出水TP難以達到1～2mg/L，美國采用生物除磷工藝的9個污水廠和2個中試廠的運行數據也顯示了出水TP隨進水的BOD5/TP值而變化，當進水BOD5/TP≥20時，出水TP可達到1mg/L[2]。

　　上述生物除磷的最低有機物需要量的概念可用以區別污水系受碳的限制還是受磷的限制。污水受碳限制是指因污水除磷的碳源不足而使出水磷含量不能達標；污水受磷限制是指因除磷的碳源充足而使處理出水中的溶解性磷含量往往較低，故為獲得好的出水水質，采用污水受磷限制是可行的，但剩余的基質足以導致產生相當數量的非聚磷菌，這樣MLVSS中的含磷量將下降。因此認為由厭氧段進水的BOD5/TP值可預測系統的MLVSS含磷量和出水磷濃度。

　　為測試方便，通常采用BOD5與磷去除量的比值(BOD5/ΔP)來表達系統的除磷能力：

　　　　BOD5/ΔP=進水BOD5/(進水TP-出水SP)　　　　　　(1) 

　　各種不(bu)同生(sheng)物除磷(lin)工藝的(de)典型(xing)BOD5/ΔP、COD/ΔP值見表1。

　　將進水BOD5/TP值與表1中各工藝相應的BOD5/TP基準比值進行比較即可確定采用生物除磷的可能性以及可采用的工藝。　　歐洲和美國等地某些生物除磷系統的生產運行表明，由于污水處理廠進水中的可快速降解有機物含量不足而使除磷效果不理想，要始終保持出水TP＜1mg/L是比較困難的，往往還需要投加一些化學藥劑。

　　筆者(zhe)認為，產生(sheng)以上情況的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)原因在(zai)(zai)于(yu)原污(wu)(wu)(wu)水(shui)的(de)(de)(de)發酵程度不同。污(wu)(wu)(wu)水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)可(ke)快(kuai)速(su)降解(jie)有(you)機物的(de)(de)(de)含量(特別是VFAs)對生(sheng)物除(chu)磷(lin)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)處理(li)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)的(de)(de)(de)影(ying)響極為明顯。厭氧(yang)段污(wu)(wu)(wu)水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)VFAs來源于(yu)進(jin)(jin)(jin)水(shui)及兼(jian)氧(yang)菌在(zai)(zai)厭氧(yang)段內對其他可(ke)快(kuai)速(su)降解(jie)基質進(jin)(jin)(jin)行(xing)發酵的(de)(de)(de)產物。當(dang)系(xi)統(tong)為污(wu)(wu)(wu)水(shui)發酵提(ti)供了良好條件(如管道內溫度適(shi)宜、污(wu)(wu)(wu)水(shui)流速(su)低、曝氣程度小)時(shi)則可(ke)保證足夠的(de)(de)(de)可(ke)快(kuai)速(su)降解(jie)基質濃度，從而能夠取得有(you)效(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)生(sheng)物除(chu)磷(lin)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)。但是對那些不具備上述條件的(de)(de)(de)相對新鮮的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)水(shui)則除(chu)磷(lin)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)差。因此雖然(ran)有(you)的(de)(de)(de)水(shui)樣BOD5/TP值相同，但由(you)于(yu)可(ke)快(kuai)速(su)降解(jie)基質和VFAs的(de)(de)(de)含量不同會產生(sheng)不同的(de)(de)(de)除(chu)磷(lin)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)，這就是有(you)些地區的(de)(de)(de)生(sheng)物除(chu)磷(lin)工藝在(zai)(zai)進(jin)(jin)(jin)水(shui)BOD5/TP值合適(shi)、終沉池(chi)效(xiao)(xiao)(xiao)率可(ke)靠的(de)(de)(de)情況下(xia)而出水(shui)TP卻難以達到1mg/L的(de)(de)(de)重要(yao)原因之一(yi)。

        3 泥(ni)齡(ling)的(de)選擇

　　關于生物除磷的泥齡長短對處理效果的影響，各國學者對此意見不一。泥齡長短主要取決于處理系統的脫氮要求(主要是否需要進行硝化)，如果系統有硝化要求則系統的好氧泥齡的確定受硝化控制。但硝化菌所需的最短好氧泥齡大于聚磷菌所需的最短好氧泥齡。若硝化并非系統的處理目標則應縮 短泥齡足以防止硝化作用的發生，使回流污泥中無硝酸鹽氮，以確保A/O系統的除磷效果。泥齡與BOD5/TP值之間存在密切關系，泥齡太短則聚磷菌難以生長繁殖，泥齡太長則除磷效果下降。Fakase等人在城市污水處理A/O系統試驗中發現，當泥齡從4.3d增加到8d時，BOD5/TP值從19增至26，而活性污泥含磷量則從5.4%降至3.7%。

　　生物除磷系統所需BOD5/TP值為泥齡的函數，泥齡較長而混合液含磷量較低時則除磷所需的BOD5較高，例如活性污泥混合液含磷量為4.5%、泥齡為25d時，去除1mg磷所需BOD5為33mg，而當泥齡為8d時所需BOD5/TP值則下降至25。另根據試驗結果，當A/O系統泥齡在2.2～3.6d時除磷效果很好，但一旦泥齡超過3.6d后則因發生硝化作用而使除磷效果急劇下降。可見以除磷為目標的A/O工藝不宜采用長泥齡，其原因為：

　　① 長泥齡導致生物除磷系統產泥量減少，則通過排泥而去除的磷量也減少；

　　② 長好氧泥齡導致有機物的氧化相對完全，但污泥活性降低使好氧區對磷的吸收率下降，活性污泥混合液的含磷量減少；

　　③ 長泥齡下因(yin)衰減(jian)反應造成磷的(de)二(er)次釋放。

        4 系(xi)統中(zhong)硝酸鹽的(de)回流干擾(rao)

　　我國城市污水中的TKN一般約為40～50mg/L，其中約2/3為NH3-N，硝化處理增加了系統中的NO3-N含量，由于NO3--N通過污泥回流進入厭氧段發生反硝化可消耗可溶性BOD，從而影響磷的釋放，降低了除磷效果，進而使出水TP無法達標。要減少硝酸鹽的回流量就必須提高系統的反硝化程度。但由于現行排放標準對處理出水的總氮尚無要求，因此水廠往往會著重考慮NO3--N的達標而忽略了系統中的NO3--N含量，從而擬省去反硝化系統。這一問題已成為目前某些城市污水處理廠方案討論中的焦點之一。

　　根據我國目前的情況，宜從消除回流污泥中的硝酸鹽對生物除磷的不利影響著手，根據除磷要求考慮反硝化程度。UCT/VIP等工藝的主要特點就是消除回流污泥中的硝酸鹽，但其流程較復雜。水環境聯合會(WEF)于20世紀90年代提出另一方法，就是將厭氧段的第一反應格作為回流污泥的反硝化池，一部分污水(5%～20%)進入該池進行回流污泥的反硝化，其余污水進入厭氧池的第二反應格。此法優于UCT/VIP工藝，因為它取消了后者所增加的回流系統，而且由于在這一反硝化池中的MLSS濃度高，使反硝化更為有效。如美國MasonNeck污水處理廠的生物除磷工藝就是將回流污泥引入第一反應格(缺氧段)進行反硝化，然后再順序進入第二反應格(厭氧段)，與一沉池污泥發酵液混合進行磷的釋放后再與生物濾池出水一起進入好氧段，形成了規模為30000m3/d的OWASA工藝(未設置好氧段MLSS的回流系統)，除磷效果良好。

　　早在1990年初，中國市政工程華北設計研究院就結合泰安污水處理廠的建設要求而提出了改良A/A/O工藝，即在厭氧段前增設缺氧段，來自二沉池的回流污泥和10%的進水進入該段，停留時間為20～30min以去除回流硝酸鹽氮，保證了厭氧段的穩定運行，測試結果表明，該工藝的除磷脫氮效果優于改良UCT法。

　　近年來(lai)在改良A/A/O工(gong)藝的基礎上又將好氧(yang)段MLSS回流系統取(qu)消，開(kai)發了缺氧(yang)/厭氧(yang)/好氧(yang)工(gong)藝(回流污泥(ni)反(fan)硝(xiao)化生物除磷工(gong)藝)，突破了傳統A/A/O工(gong)藝的概念，與UCT/VIP相比省去了兩個(ge)回流系統，節(jie)省了基建(jian)造(zao)價和運行(xing)費用，運行(xing)管(guan)理簡便(bian)靈(ling)活(huo)，而(er)且由于缺氧(yang)池(chi)內的MLSS濃(nong)度(du)接近回流污泥(ni)濃(nong)度(du)而(er)使(shi)反(fan)硝(xiao)化效率較高，從而(er)有(you)效地消除了硝(xiao)酸鹽氮對厭氧(yang)段的不利影響，出水TP可達(da)標(1.0mg/L)。

        5 結論

　　① 城市污水生物除磷系統在適宜的進水水質和正常運行條件下，一般可以獲得溶解性磷含量很低的出水，如發生出水TP超標(＞1 mg/L)現象，其原因一般不在生物處理的本身, 而主要在于沉淀效率，由于出水中的顆粒性磷含量高而導致TP超標，因此必須從改善沉淀效果著手來解決問題。

　　② 進水水質特別是進入厭氧段污水中的可利用基質與總磷比值(BOD5/TP)的大小對生物除磷系統出水中的溶解性磷含量和工藝的選擇有重大影響。當最終沉淀采用重力沉淀池時，為使出水TP≤1mg/L,進入生物除磷系統厭氧段的進水BOD5/TP值需≥20。

　　③ 生物除磷系統的泥齡選定必須適當，泥齡太短(＜2d)則聚磷菌難以生長繁殖，泥齡太長則除磷效果下降。

　　④ 在確定生物除磷脫氮的工藝流程時，對NO3--N的回流干擾導致出水總磷超標的問題應給予足夠的重視。宜從消除回流污泥中的硝酸鹽對生物除磷的不利影響著手，根據除磷要求考慮反硝化程度。近年來國內外相繼開發的前置缺氧/厭氧/好氧工藝除磷效果優于UCT/VIP法。

　　⑤ 為常年保持生物除磷系統出水總磷達標(≤1 mg/L)，宜增設化學除磷作為后備措施以便必要時投加藥劑。對于可快速降解基質含量不足的污水，應考慮采用初沉污泥發酵措施來增加厭氧區VFAs含量，使出水總磷達標。

　　⑥ 單獨生物除磷系統的出水TP難以達到一級標準(≤0.5mg/L),為達到這一嚴格標準，還必須采用過濾或投加化學藥劑等措施。

 　⑦ 生物除(chu)磷(lin)系統出水總磷(lin)達標問題(ti)涉(she)及諸多方面(mian)，其中水質特性的影響尤(you)為重要(yao)，因此對于特定(ding)(ding)的污(wu)水宜首先進(jin)行水質測(ce)定(ding)(ding)分析(xi)和動(dong)態(tai)工藝(yi)試驗以解決相(xiang)關(guan)問題(ti)。

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