除磷故障及工艺调控对策交流学习
一、了解污水中磷的存在形式及处理原理
1、城市污水中磷的组分
城市污水中存在的含磷物质的形态取决于污水的类型，基本上都是不同形式的磷酸盐（用P或TP表示）。
根据物理特性，可将污水中磷酸盐类分成溶解性和颗粒性两类。
根据化学特性，可分正磷酸盐（最稳定，且溶解性，为无机磷化合物，如磷酸钙、磷酸钠、磷酸镁等），聚合磷酸盐（一般是颗粒性的，如聚磷菌细胞内部贮存的有机、无机磷），有机磷酸盐（一般以颗粒性为主，如生物核酸、卵磷脂及植酸）。
生活污水中总含量为0-20mg/L左右，其中可溶性磷约占70%。
在实际的工程应用中，生活污水中磷大体上还可以分为以下几类：可直接沉淀的磷（部分非溶解性P）、需要混凝才能沉淀的（部分非溶解性P）以及溶解性磷酸根。
一般溶解性磷酸根含量大约为总磷含量的50%~60%。
2、常规活性污泥法对磷的去除（此常规活性污泥工艺即北厂一区的工艺）
在常规活性污泥法生物处理系统中，BOD的生物降解过程伴随着微生物菌体的合成，磷作为微生物正常生长所需求的元素也成为活性污泥的组分，由于废弃活性污泥的排除，从而引起磷的去除。
在常规活性污泥系统中，微生物正常生长时活性污泥含磷量一般为干重的1.5%~2.3%，通过废弃活性污泥的排放仅能获得10%~30%的除磷效果。
主要取决于进水BOD/TP、泥龄、污泥处理方法及处理液回流量等因素。
（如进入生反池的BOD为140mg/L，溶解性P为8mg/L，废弃污泥产率为0.6gVSS/g BOD5）生物处理过程中将有1.2~1.7 mg/L的P去除，去除率为15%~21%）
3、活性污泥法生物除磷的基本概念
活性污泥法污水生物除磷工艺中，磷的去除率可达到80%~95%，一般情况下出水TP低于1mg/L。
污水生物除磷技术的发展起源于生物超量除磷现象的发现。
污水生物除磷就是利用活性污泥对磷的超量吸收，即微生物吸收的磷量超过微生物正常生长所需要的磷量。
通过对污水生物处理系统设计的改进或运行方式的改变，使微生物细胞内磷含量相当高的细菌群体能在处理系统的底物竞争中取得优势。
使废弃污泥的含磷量达到3%~7%。
由于进入废弃污泥的总磷量增大，使处理出水的磷浓度明显降低。
引入厌氧释磷，好氧超量吸磷工艺——好氧聚磷菌的作用原理：该菌在厌氧段将有机底物以聚-β-羟基丁酸盐（PHB）的形式贮存在细胞内，这个过程所需的能量来源于聚磷的水解，并引发聚磷在厌氧段的释放，然后在好氧条件下又以PHB的形式贮存聚磷。
（可以理解成聚磷菌是利用小分子有机物，完成释磷，并形成PHB。
便于理解：PHB为碳源的中间产物，或者类似于充电电池功能，在厌氧释磷阶段充电，好氧吸磷阶段放电）
厌氧段的必要性：一是为聚磷菌提供挥发性有机酸（即厌氧段产生低级脂肪酸，为聚磷菌在好氧段的新陈代谢作用提供底物），另外使聚磷菌在与其他的异养菌竞争中可能处于优势。
因为除聚磷菌外的异养菌在厌氧条件下不进行释磷，不能够以贮存化合物的形式吸收底物。
因此厌氧、好氧段交替的工艺是非常有必要的。
衍生点1：污泥中的磷浓度，与进水中磷含量直接相关：
根据物质守恒定律，进水量x（进水磷浓度-出水磷浓度）=污泥总量x污泥中磷浓度
根据除磷理论，所有反应去除的磷，最后都是到污泥了。
因此在污泥总量（污泥总量指剩余污泥）一定的情况下，进水磷浓度越高，污泥中磷浓度越高。
意思也就是说进来多少，最后通过排泥也要出去多少。
这样污泥里面才能使平衡的。
二、如何判断生物除磷效果
1、TP 去除率
表1 各厂除磷效果比较
2、生物除磷效果
表2 生物除磷初步判断方法
指标
北厂 南厂 新周厂 北区 一期 二期 2013年
进水（mg/L ）
3.24 3.60 2.64 3.79 3.67 出水（mg/L ） 1.396 0.345 0.443 0.246 0.527 TP 去除率 57% 89% 82% 94% 86% 2014年
进水（mg/L ） 3.57 3.02 2.31 4.61 4.64 出水（mg/L ） 1.474 0.443 0.666 0.238 0.640 TP 去除率
59%
83%
71%
95%
86%
衍生点2：
总氮
氨氮
硝态氮
总磷
进水厌氧区出口缺氧区出口好氧区出口
衍生点3：建议按照加碳源的方法，只要释磷，那就证明有生物除磷了。
我们只看厌氧，只要有释磷，必然有吸磷。
实验设计：按照50~100 mg/L投加碳源，模拟厌氧池反应，投入后连续搅拌，过程中取样也不要停止搅拌，直接取混合液，然后过滤
或者离心。
反应时间上，一般每10分钟取样一次，测30分钟即可。
这是国家水中心测试的几个厂回流污泥释磷能力，供参考。
前三个基本上没有没有释磷了，后面两个释磷能力很强。
三、影响因素及工艺调控的探索性对策
国外生物除磷研究已有60年历史，而自上世纪80年代开始，通过全面的基础研究、生产性试验和工程运行总结，污水生物除磷的理论和技术都有重大的进展和突破。
序号影响因素原因分析实际情况
一
化学除磷
（最大的第一
位影响因素）
只要你的除磷药剂是加在生物单元的，而且达到一定量，基本上不可能有生物除磷了。
除磷药剂与磷形成更强的聚合物，导致磷不再被微生物利用，那么聚磷菌因“缺磷”而逐
渐失活。
化学辅助除磷，是在生物除磷不能达到的那部分，用化学除磷解决，但是目前国内基本上
都是过量投加的，过量投加是不能再进行生物除磷的最关键。
如果你只是加了很少的一点，那
么影响不会那么大，只会把这部分药剂消耗掉，生物除磷照样有，只是部分抑制。
各厂都有不同程度投
加，且化学污泥全部回
到生化系统。
衍生点4：污泥含糖类物质(carbohydrates简写为CH)代谢是除磷工艺中活性污泥的一个普遍而重要的生命活动。
在生物除磷工艺中,污泥CH含量是变化的,其含量的上升与污泥除磷能力的下降同步,因此将污泥CH量控制在较低水平是实现高效生物除磷的一个重要条件。
在好氧条件下,反硝化脱氮后的泥水混合液进入好氧池,微生物将代谢体内吸收的未被降解的有机物,并吸收磷合成聚磷。
同时,微生物还将合成一定数量的糖,供回流到泥水接触分离池后降解体内糖、吸收有机物和释放磷 , 实现污泥CH和聚磷酸盐的再生。
在厌氧条件下,微生物倾向于利用降解体内的糖提供能量维持生活,而不倾向于利用聚磷水解提供能量吸收有机物,只有当活性污泥中的含糖量降到10%以下时,微生物才会利用聚磷水解提供能量吸收有机物, 同时释放磷。
换言之,活性污泥含糖量很高时,微生物虽然也可能吸收有机物,但不能除磷；只有当含糖量低于10%时,才能取得满意的除磷效果。
活性污泥中的含糖量过高会影响出水TP。
衍生点6：反硝化除磷
反硝化除磷:是脱氮和除磷共生体，代替反硝化脱氮和好氧吸磷，给大家一个我画的关于缺氧池反硝化除磷的关系图，供参考。
现在的大部分设计，可能不利于反硝化除磷的。
厌氧段有释磷发生，后面缺氧段没有碳源，有硝态氮和磷酸盐就会利于反硝化聚磷菌的形成。
所以要想有反硝化除磷，缺氧池前段不要进碳源，不要有DO，厌氧段有释磷，培养一段时间，就这么简单。
但是，很多厂现在都是化学除磷，PHB已经没有了，就不要考虑这个了。
衍生点:7：进水COD负荷
当进水 COD负荷率较低时,一方面聚磷菌不能产生足够多的PHB用作磷的吸收,去除率较低；另一方面在保证产生足够的 PHB用作磷的吸收同时,由于COD负荷率低, 聚磷菌不能实现自身生物的净增长 , 吸收的磷无法通过剩余污泥排除 , 除磷效率低。
当进水COD负荷率较高时,非聚磷菌的好氧异养微生物将与聚磷菌产生竞争,而聚磷菌与其他好氧异养菌相比是生长缓慢的微生物,最终导致活性污泥中的聚磷菌因非聚磷菌的好氧异养微生物的增殖而减少,反过来使磷的去除率降低。
因此为了获得稳定的生物除磷效率,必须控制好运行系统的COD负荷率,以保证能够产生足够的PHB, 同时实现活性污泥的净增长。
