城镇生活污水厂家-除磷技术

随着我国社会经济迅速发展， 城市基础设施建设规模进一步扩大，污水处理系统正逐步完善，对污水处理厂工艺技术也提出了更高的要求。 根据《水污染防治行动计划》(以下简称“ 水十条”) 的目标和要求， 要对敏感区域( 重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域)城镇污水处理设施进行提标改造， 出水标准执行 《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级 A 标准排放或地表三类水质标准，总磷含量控制在0.5mg/L 以下。

　　除磷技术中可以分为物化除磷和生物除磷， 物化除磷是利用过滤、吸附、沉淀和结晶等作用， 使废水中的磷形成絮凝体与水分离; 生物除磷主要是利用聚磷菌在厌氧条件下释放磷和在好氧条件下蓄积磷的作用。 目前城镇污水处理厂主要以生物除磷为主，但受进水总磷(TP)浓度、环境和管理等因素的影响，导致出水 TP 不稳定，不能满足提标改造的相关工艺要求。 鉴于此，物化除磷工艺受到广泛关注。 但是，传统的物化除磷技术需消耗较多化学试剂， 具有操作成本高和污泥产率高的缺点。 因此，污水处理厂出水总磷去除应综合考虑生物除磷和物理化学除磷技术的结合。

1、城镇生活污水厂除磷能力现状

1.1 生活污水处理设施处理能力仍需提高

　　目前，污水处理厂提标改造需求迫切。 数据显示，2013 年执行脱氮除磷功能的一级 A 和一级 B 标准的污水厂总处理能力仅为 7200 万 m3/d，仅占全国城镇污水处理能力的56%。

　　2016 年约 86%的城市污水处理厂仍为二、 三级排放标准，距更为严苛的一级A、一级B 标准还有较大差距。 根据《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》，敏感区域、建成区水体水质未达到地表水Ⅳ类标准的城市以及现有污水处理设施未达到一级A 排放标准的，均为提标改造对象。截至2017 年6 月底，全国已建成的污水处理厂共计2327 座，总污水处理能力1.48 亿m3/d， 伴随“水十条”的颁布实施， 预计2019 年底所有新建和提标改造的生活污水处理厂出水标准基本可以达到一级B标准以上， 我国城市污水处理率可以达到 95%以上。

1.2 生活污水处理设施总磷的进出水浓度偏高

　　以广东省为例， 通过对粤东西北的城镇生活污水处理厂的总磷进出水数据统计后( 如图 1)， 结果显示粤西和粤西进水水质变化幅度较大，且平均值高于2mg/L，但是粤东西北各地的总磷一级 B(小于 1mg/L)达标率较好，只有粤西出现个别时段数据不达标。但是，当出水标准提高到一级A 时，粤西和粤西的生活污水厂现有的设备和工艺明显达不到处理要求，粤北地区也会偶尔出现超标现象， 说明广东省各地生活污水厂在调标升级改造过程中需要更多地关注和重视总磷的去除情况。

2、城市污水处理厂除磷技术应用现状

2.1 生物法除磷

　　生物除磷工艺均为活性污泥法工艺，是城市生活污水处理厂主要的工艺方法。应用较为普遍的除磷工艺有以下几种：

　　A/O 工艺、A2/O 工艺、Bardenpho 工艺、UCT 工艺、Phoredox 工艺、SBR 及其变种工艺等。以最常见的 A2/O 工艺为例，为提高生物除磷能力，在活性污泥法除磷工艺中，设置前端厌氧段进行释磷，好氧过程则过度吸磷，吸磷的剩余污泥从二沉池排出系统， 部分二沉池污泥回流至厌氧段达到除磷优势菌群富集的效果，此法可将生物除磷的效率可高于70%。

　　但是，研究数据表明， 在碳源不充足的情况下， 即使进水水质中总磷含量低于3mg/L 时， 出水总磷含量能达 1mg/L 以下，也只能满足出水达一级 B 标准要求，不能达到一级 A 标准。另外，生物除磷工艺还存在冬季低温运行效率低、碳源稀缺导致的竞争抑制、 易厌氧释磷经压滤脱水后从返污水处理系统等问题。 因此，为了满足更高的出水标准，需根据二沉池尾水水质，使用有效的化学除磷方法。

2.2 化学除磷

　　化学除磷法是把可溶性的金属盐加入到污水水中， 并与其中的亚硝酸盐产生化学反应而产生难溶性的磷酸盐沉淀的化学反应。出于经济的原因，最常见的化学试剂是铝盐、钙盐、铁盐和镁盐等。

　　在生活污水厂中，化学除磷工艺是按药剂的不同投加点来分类：前置除磷工艺、同步除磷工艺和后置除磷工艺。 在现有的提标改造工程中主要以后沉析工艺为主， 因为该技术在除磷的同时可以避免除磷药剂对生化系统的干扰， 能够有效去除SS 和颗粒态有机物，更有利于出水水质的提高。现在尾水提标中常用的除磷工艺池体，如反硝化深床滤池、高效沉淀池[3]，活性砂过滤池各有优劣，仍需通过实践工程进行验证。

2.3 其他除磷技术

　　氧化塘处理技术是指根据池塘中的微生物群落空间变异分布来达到净化水的目的。该技术具有施工易、管理便、投入少、回报高的优点。 但所需占地面积大，易导致水体的二次污染。

　　生物滤池处理技术是以土壤的自净能力为根据，结合污水灌溉和原有间歇式砂滤池发展而来的除磷技术。 该技术具有良好的除磷效果和较高的脱氮率，在实践中得到越来越多的应用。

　　人工湿地对磷的去除有较好效果，原理是利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用。 人工湿地运行成本低，处理过程能耗低，效果稳定， 可用于城镇污水处理、加工，但该技术所需设备的占地面积大，且单一、单级基质难达到预期处理效果， 在操作过程中容易发生填料堵塞问题，需要格外注意。

3、污水除磷技术的发展趋势及研究动向

3.1 反硝化除磷技术

　　近年来，反硝化除磷技术逐渐成为研究热点，该工艺的好处是可以利用同一基质同时完成脱氮和除磷， 在缺氧条件下进性反硝化和聚磷。 反硝化除磷工艺有单污泥工艺和双污泥工艺两大类，跟一般脱氮除磷工艺相比较， 可节省 30%~50%的碳源，减少30%的曝气量，减少50%的污泥产量，尤其是能处理低C/N 的污水。

　　富集反硝化聚磷菌(DPAOs)是反硝化除磷的关键。 随着今年来新 DPAOs 菌株陆续得到发现和鉴定，越来越多学者关注反硝化除磷机理的研究。目前，应用较多的主要有UCT 工艺、BCFS 工艺、A2N 工艺和 Dephanox 工艺。 但是，反硝化除磷工艺受碳源、硝酸盐、亚硝酸盐、碳氮比、碳磷比、污泥龄、溶解氧等因素的影响，还需要进一步研究和试验。 总之，强化生物除磷和研究高效生物脱氮除磷新技术是今后污水处理研究的重要课题。

3.2 化学药剂精确投加和混合投加的处理技术

　　一般生物除磷技术可去除废水中 80%~90%的总磷，若要出水达标往往联合其他物理化学除磷方法。

　　因此， 大部分污水厂采用物化和生化相结合的污水处理工艺。 目前，很多化学除磷的试验主要采用多种化学除磷药剂混合投加，进行最佳投加量试验和条件试验。 但是，这些试验大多来源于各生活污水厂的技术改造结果，受地域、进出水质和处理工艺等多方面因素的影响，难以得到示范性的推广。 因此，三级处理精确投药系统也越来越受到生活污水厂的重视，该系统可以对三级处理化学除磷药剂投加量进行动态精确量化，利用相关的数学模型、PLC 控制系统、变频药剂投加泵、以及在线监测仪等多元结合，在保障出水稳定达标的基础上，有利于生活污水厂根据自身的情况进行有效调控和节约药剂投加量。

3.3 电解除磷技术

　　电解除磷技术的除磷效果主要受电极材料、 溶液初始含量、初始 pH、电流大小、电解时间等因素的影响。 但是，现在很多研究表明， 电化学脱氮除磷的都是仅仅以脱氮或者脱磷的单一目的进性研究，且相关反应工艺以及设备的研究的甚少。可以推测，电化学组合工艺同时去除污水中氮磷会成为热点。尽管电化学技术有其固有的优点， 可是电极材料的消耗量和沉淀生成量都非常巨大， 过高的运行费用也进一步限制了电解法的研究和发展， 因此开发强化脱氮除磷的相关组合工艺显得十分重要和具有前景。

3.4 其他除磷技术

　　稳定塘具有很多类型，所以可以组合成多种不同的流程。因此可以构成复合生态系统，而且塘底的污泥可以用作高效含磷肥料，所以在农业、畜牧业、养殖业等行业的污水处理中也得到了越来越多的应用。尤其是在我国西部地区，人少地多，氧化塘技术的应用前景非常广泛。近年来，有关人工湿地影响因素和作用机理的研究也越来越多，既从局部上改进，又通过多种类型的湿地交叉实践优化了除磷效果，但对于处理含磷浓度较高的废水仍具有一定难度。 因此， 在今后的发展中会加强对除磷基质的类型和种类及其优势的微生物群的研究。

4、结 语

　　综上所述，城市污水处理厂必须根据自身实际情况，如进水水质、运行成本等影响因素，再通过科学的试验方法筛选最合理的投加方式、更精确的剂量，从而确定除磷方法。例如，当污水处理厂出水中对TP 的没有较高的要求时，可以选择相对经济的处理手段，当普通的生物法处理基本可以达到达标排放标准时，可以考虑氧化塘或者人工湿地技术。但如果对出水中总磷的有较高的要求时， 可以采用后置投加的物化手段进行处理，在保证出水的同时，达到较高的社会、经济、环境效益。