楊會芳，王 芳

（1.漯河市郾城區(qū)環(huán)境監(jiān)測站；2.臨潁縣環(huán)境監(jiān)測站，河南 漯河 462000）

在正常的淡水系統(tǒng)中磷含量通常是有限的，增加磷酸鹽會導(dǎo)致植物過度生長。含磷的污水是水污染的重要來源之一，這種富含營養(yǎng)元素（N、P、K等）的污水排入江河湖海，會使水質(zhì)富營養(yǎng)化，藻類增殖，造成“水華”現(xiàn)象等。

一直以來，內(nèi)河水質(zhì)呈現(xiàn)有機(jī)型和富營養(yǎng)型的污染類型，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，造成魚類和其他水生生物大量死亡。經(jīng)過幾年的環(huán)保治理，以化學(xué)需氧量為指標(biāo)的有機(jī)型污染有所控制，但以總磷、氨氮為指標(biāo)的富營養(yǎng)化型污染尚未有明顯效果，尤其是磷酸鹽[1]。而去除點(diǎn)源污水中的氮和磷，是最先進(jìn)、最經(jīng)濟(jì)、最有效的防治水體富營養(yǎng)化的積極措施。

1 磷的來源

磷的來源一般包括生活廢水、地表徑流、養(yǎng)殖業(yè)、工業(yè)、降水等幾部分。排入內(nèi)河流域的磷主要來自生活污水、養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)田徑流，每天排入量分別占63%、21%、17%[1]。生活污水中，80%的磷來自人體排泄，其余的來自于洗滌廢水和食物廢渣。其中含磷洗衣粉是生活含磷污水的主要來源。生活污水中磷主要以正磷酸鹽離子、聚合磷酸鹽離子、縮合磷酸鹽和有機(jī)磷化物的形式出現(xiàn)，此外還有各種非溶解性無機(jī)磷。

降水中磷也是內(nèi)河中磷的來源之一，包含在地表徑流中。降水中磷的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，降水中總磷的濃度在0.03～0.04 mg/L。

2 污水處理系統(tǒng)主要工藝及除磷機(jī)理

2.1 污水處理系統(tǒng)主要工藝

污水處理廠一般采用生物活性污泥法處理污水。生物活性污泥法處理工藝將活性污泥交替在厭氧和好氧狀態(tài)下運(yùn)行，如A/O（厭氧-好氧系統(tǒng)）、SBR（間歇式活性污泥法），如圖1所示。由于生物除磷是一個(gè)復(fù)雜的生物過程，很多因素都會影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，如pH、溫度、運(yùn)行負(fù)荷等。生物除磷法的工藝流程因?qū)嶋H工程需要可以稍作調(diào)整[2]。

圖1 生物活性污泥法處理工藝

2.2 生物除磷機(jī)理

活性污泥法廢水處理除磷過程是基于聚磷菌在好氧及厭氧條件下攝取及釋放磷的原理，分為三個(gè)階段。

2.2.1 無機(jī)磷鹽釋放到環(huán)境中去磷菌的過量攝取磷

在好氧條件下，除磷菌利用廢水中的有機(jī)物或體內(nèi)儲存的聚b-羥基丁酸的氧化分解所釋放的能量，供聚磷菌主動吸收水環(huán)境中的磷酸鹽，如圖2（a）所示。一部分磷被用來合成ATP（三磷酸腺苷），另外絕大部分的磷則被合成為聚磷酸鹽而儲存在細(xì)胞體內(nèi)，這就是聚磷菌的好氧現(xiàn)象[3-4]。

2.2.2 聚磷菌的磷釋放

微生物在厭氧環(huán)境時(shí)，聚磷菌分解體內(nèi)的聚磷酸鹽，無機(jī)磷鹽釋放到環(huán)境中，并利用ATP將廢水中的有機(jī)物攝入細(xì)胞內(nèi)，以聚b-羥基丁酸等有機(jī)顆粒的形式儲存于細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)還將分解聚磷酸鹽所產(chǎn)生的磷酸排出體外，如圖2（b）所示。

2.2.3 富磷污泥的排放

在好氧條件下所攝取的磷比在厭氧條件下所釋放的磷多，廢水生物除磷工藝是利用聚磷菌的這一特點(diǎn)和厭氧-好氧交替的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)磷酸鹽的轉(zhuǎn)移。通過剩余污泥的排放，污水中磷的含量大大降低，實(shí)現(xiàn)高效生物除磷的目的。

圖2 生物除磷機(jī)理

2.3 生物除磷特點(diǎn)和不足

生物法除磷的優(yōu)點(diǎn)是可以利用原有廢水生化處理設(shè)備，不需要大量增加額外投資費(fèi)用，可同時(shí)去除廢水中的有機(jī)物，運(yùn)行費(fèi)用較低[5]。但是，設(shè)備、工藝運(yùn)行穩(wěn)定性差，易受廢水溫度和酸堿度影響，磷的去除效率不高且不穩(wěn)定，有時(shí)還需進(jìn)行磷的二次處理，磷的回收也較難進(jìn)行。

3 除磷強(qiáng)化措施

在污水處理流程中，使用活性污泥微生物法除磷存在滯后現(xiàn)象，處理后的水中磷含量反而會比未處理的磷含量更高，同時(shí)污水中有機(jī)物的可降解性對生物除磷效果有至關(guān)重要的影響。污水處理車間進(jìn)水的可快速降解使得有機(jī)物含量不足，導(dǎo)致除磷效果不理想。

近年來，含磷洗滌劑等含磷產(chǎn)品的使用，造成生活污水的磷含量越來越高，污水處理廠將面對污水中磷越來越高的情況。一般污水處理工藝對磷的去除能力較差，生化處理有時(shí)會出現(xiàn)處理不徹底、不穩(wěn)定的現(xiàn)象。針對以上情況，投加除磷藥劑可以有效去除生活污水中的磷，彌補(bǔ)生化處理的不足。

3.1 強(qiáng)化生物除磷措施

強(qiáng)化生物除磷是目前比較優(yōu)越的、也是比較實(shí)用的廢水處理方法之一，這是一種完全采用活性污泥系統(tǒng)而完善強(qiáng)化的微生物除磷工藝。其主要工藝特點(diǎn)為：強(qiáng)化好氧條件下，除磷菌利用有機(jī)物或體內(nèi)儲存聚b-羥基丁酸的氧化分解能力，使聚磷菌更好地主動吸收水環(huán)境中的磷酸鹽；在厭氧環(huán)境時(shí)，聚磷菌能更好地分解體內(nèi)的聚磷酸鹽，將無機(jī)磷鹽釋放到環(huán)境中。

優(yōu)化工藝流程，選擇除磷率高的流程。如果沉淀效果不好，可在沉淀后加一個(gè)砂濾池，這樣磷可達(dá)標(biāo)，出水澄清。

根據(jù)城市污水工藝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以提高好氧段的溶解氧濃度，同時(shí)降低厭氧區(qū)的溶解氧濃度，形成一個(gè)低→高→低的溶解氧梯度分布區(qū)域，使整個(gè)好氧區(qū)溶解氧濃度在一個(gè)較好的范圍內(nèi)，保證微生物硝化和吸磷的環(huán)境。一般厭氧段溶解氧應(yīng)嚴(yán)格控制在0.2 mg/L以下，而好氧段溶解氧控制在2 mg/L左右比較合適。

在生物除磷工藝中，聚磷菌是活性污泥除磷的關(guān)鍵，因此提高生物除磷工藝除磷效率方法就是提高聚磷菌在整個(gè)生物系統(tǒng)中的生物量，采用合適的優(yōu)勢菌種并加以培養(yǎng)，就可以達(dá)到較好的除磷效果。

沉淀池內(nèi)的污泥要及時(shí)抽取，防止聚磷菌重新將磷釋放到廢水中；針對污泥池的富集磷，可以加入石灰將磷穩(wěn)定，同時(shí)改善污泥的壓慮性。

3.2 輔助化學(xué)處理除磷

生物除磷的唯一不足是穩(wěn)定性和靈活性較差，導(dǎo)致生物出水很難達(dá)到國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此需要增加化學(xué)除磷[6]。在水處理過程中，除磷藥劑在水中形成吸附體系，通過對污水中磷的吸附、架橋、沉淀作用，以及菌膠團(tuán)的吸附作用，在沉淀時(shí)與活性泥一起沉淀，達(dá)到除磷的目的。

化學(xué)除磷是通過投加多價(jià)金屬離子鹽來產(chǎn)生化學(xué)沉析完成的，向污水中投加無機(jī)金屬鹽藥劑，如鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽、鎂鹽等，無機(jī)金屬鹽與污水中溶解性的鹽類（主要是磷酸鹽）混合后，形成顆粒狀、非溶解性的物質(zhì)，這一過程涉及相轉(zhuǎn)移過程。例如，向水中投加硫酸亞鐵，其反應(yīng)方程式如式（1）所示。

化學(xué)除磷效率高，一般可以達(dá)到75%，去除效率穩(wěn)定可靠，可以保證最終出水中的磷小于1 mg/L。另一種加藥除磷的方法是在生化出水后加化學(xué)藥劑，這種方法既可將磷轉(zhuǎn)化為磷酸鹽沉淀加以去除，又可將生化后懸浮物凝結(jié)成較大的絮凝物，從而改善污水的沉降性能，沉淀池出水清澈，一般不經(jīng)過過濾可直接回用于綠化、沖廁等場所。

4 結(jié)語

基于污水處理生物除磷和化學(xué)除磷的機(jī)理，生產(chǎn)性試驗(yàn)表明，降低厭氧區(qū)進(jìn)水溶解氧濃度，控制內(nèi)、外污泥回流比，適度調(diào)整好氧區(qū)溶解氧分布梯度，提高聚磷菌在整個(gè)生物系統(tǒng)中的生物量，采用合適的優(yōu)勢菌種并加以培養(yǎng)，就可以達(dá)到較好的除磷效果。連續(xù)排除剩余污泥可以減少磷在系統(tǒng)的積累?；瘜W(xué)除磷效率高，一般可以達(dá)到75%，去除效率穩(wěn)定可靠。但是，除磷化學(xué)藥劑質(zhì)量安全令人擔(dān)憂，使用廢鋁渣生產(chǎn)的硫酸鋁、PAC等除磷產(chǎn)品極有可能含有磷、重金屬、氟化物等有毒有害物質(zhì)。隨著這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在污水處理廠中，污水處理廠極有可能成為危廢的轉(zhuǎn)移基地，人們必須高度警惕。

1 任 禾.內(nèi)河磷污染來源調(diào)查分析[EB/OL].（2013-02-25）（2018-02-08）.http：//blog.sina.com.cn/s/blog_53296d5201016hjb.html.

2 白卯娟，楊 波，史新妍.對五種含磷水治理方法的分析[J].中國資源綜合利用，2004，（4）：27-29.

3 彭藝藝，孟憲翚，劉廣釗，等.影響生物除磷效果的幾點(diǎn)因素探討[J].中國給水排水，2013，29（1）：84-87.

4 鄭興燦，張 悅.化學(xué)-生物聯(lián)合絮凝的污水強(qiáng)化一級處理工藝[J].中國給水排水，2000，16（7）：29-32.

5 朱學(xué)紅，馬勤增.強(qiáng)化污水除磷效果的措施探討[J].山西建筑，2016，42（30）：122-123

6 徐曉軍.化學(xué)絮凝劑的作用原理[M].北京：科學(xué)出版社，2005.