除磷问题TP影响因素.docx
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除磷问题TP影响因素
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/gBOD5）生物处理过程中将有1.2~1.7mg/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
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%
2、生物除磷效果
表2生物除磷初步判断方法
衍生点2：
BOD
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50~100mg/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。
试验分析
序号
取样目的
检测指标
取样位置及性状
1
了解磷的形态及对应的含量
TP、溶解性P、颗粒性P
进水
2
了解磷的生物去除效果，反映厌氧释磷和缺好氧吸磷的情况
溶解性P
厌氧进口（不含回流污泥，只是厌氧进水）、厌氧末端、缺氧末端、好氧末端的泥水混合液静沉1h后的上清液
3
了解生反池内厌氧释磷效果
溶解性P
总体思路：
厌氧池中部取混合液，加入乙酸钠或乙酸，直接测试磷酸盐浓度变化
4
后续可与高校联合，进行微生物特性分析
菌株筛选，生物表征试验
厌氧末端、缺氧末端、好氧末端泥水混合液
序号
影响因素
原因分析
实际情况
二
碳源（可生物降解有机物）
在厌氧池中，聚磷菌本身是专性好氧菌，其运动能力很弱，增殖缓慢，只能利用溶解性的小分子有机物,是竞争能力差的弱势细菌。
只有当厌氧池内有足够浓度的VFA等小分子有机物时,聚磷菌才能充分吸收这些物质,并将其运输到细胞内，同化成胞内碳源存贮物,同时将细胞原生质中聚合磷酸盐的磷释放出来,在利用有机物的竞争中比其他好氧菌占优势，聚磷菌成为厌氧段的优势菌群。
在生物除磷系统中，由于聚磷菌只能利用低分子的有机物，故污水中可生物降解有机物（即挥发性脂肪酸VFA）对聚磷菌厌氧释磷起关键性作用，一般认为进水总BOD/TP大于20-25，或者溶解性BOD/溶解性P大于12-15时，出水溶解性磷浓度可低于1mg/L；一般要求厌氧池进水中的溶解性P与溶解性有机物的比值（SP/SBOD）应在0.06之内，且有机物的污泥负荷率应》0.10kgBOD5/kgMLSS·d。
BOD/TP在30-100的范围内可以达到较为完全的生物除磷效果。
（帮助理解：
脱氮除磷过程中反硝化菌和聚磷菌之间的矛盾主要是由碳源的竞争引起的。
厌氧条件下，聚磷菌可以利用VFA合成体内PHB，同时完成释磷的过程，进水中VFA含量越高，释磷速度越快，除磷效果也越好，因此，厌氧条件下释磷的程度和合成的PHB量是随后好氧条件下过量摄磷的必要条件和决定性因素。
但是在A2/O工艺中聚磷菌与反硝化菌是混合生长的，并且反硝化菌可先于聚磷菌吸收和利用VFA进行反硝化脱氮，在废水中VFA含量过低时，必然会影响聚磷菌对PHB的合成，并导致聚磷菌释磷程度降低，最终影响聚磷菌在好氧条件下的聚磷作用。
因此，在生物脱氮除磷系统中，反硝化和聚磷速率与废水中VFA含量的关系最大，碳源不足会给系统的稳定运行造成较大困难，同时，过量的碳源对系统脱氮效果会产生负面作用，因为好氧硝化有机质浓度不宜过高。
因此厌氧池，要有较高的有机物浓度，缺氧池，应有充足的有机物，而在好氧池的有机物浓度应该较小。
）
待测
试验分析
序号
取样目的
检测指标
取样位置及性状
1
了解进水及厌氧池中的溶解性P与溶解性有机物的比值（SP/SBOD）
SP、SBOD
进水、厌氧进水（不含回流污泥）
2
了解厌氧池有机物的污泥负荷率
BOD、MLSS
厌氧进水、厌氧池污泥
3
了解碳源的性状及含量
BOD、SBOD
进水、厌氧进水（不含回流污泥）。
4
了解VFA含量
VFA
进水、厌氧进水（不含回流污泥）
5
碳源消耗的情况
BOD
厌氧末端、缺氧末端、好氧末端的泥水混合液静沉1h后的上清液
序号
影响因素
原因分析
实际情况
三
泥龄
磷的去除主要是通过排出含高磷剩余污泥，剩余污泥排放量太少，达不到较高的除磷效率，同时过高的泥龄会造成磷从污泥中重新释放，更降低了除磷效果，因此泥龄是除磷效率至关重要的影响因素。
泥龄如果太小，聚磷菌会流失；太大，会出现硝化菌，降低除磷能力。
如果单纯的A/O工艺，一般泥龄控制4-8天，但是考虑到A2/O工艺，兼顾硝化菌泥龄，一般宜为10-15天，以满足硝化功能，因此也造成系统在一定程度上牺牲了部分有机物降解和除磷效率。
泥龄反映了微生物在曝气池中的平均停留时间，泥龄的长短与污水处理效果有2方面的关系:
一方面是泥龄越长,微生物在曝气池中停留时间越长,对有机污染物降解越彻底,处理效果越好；另一方面是泥龄长短对微生物种群有选择性,因为不同种群的微生物有不同的世代周期,如果泥龄小于某种微生物的世代周期,这种微生物还来不及繁殖就排出池外,不可能在池中生存。
在不影响繁殖的情况下泥龄越短,反硝化速率越快,除磷效果越好。
若系统的泥龄过长,则会使污泥的活性降低,污泥的含磷量下降,使得去除单位重量的磷需消耗的BOD增加。
（帮助理解：
1、磷靠排泥去除，泥含磷少，去除单位质量的磷需要排的泥量就增加了，而污泥是bod转化的，对应单位质量磷的BOD就多了；2、更好的理解应该是污泥龄长了之后，污泥活性降低，导致厌氧池和缺氧池很难达到厌缺氧要求，这样的话需要更多的碳源才能使其实现厌缺氧目标，因此说需要消耗的BOD增加）
统计2013-2014年月平均，北厂泥龄一区19-22天，二区34-39天不等；南厂一期20-28天，二期34-37天（2015年t更长）；新周37-39天；北区27天左右（2015年稍短）。
聚磷菌要么不成为优势菌，要么已经菌种老化，影响其活性。
序号
影响因素
原因分析
实际情况
四
DO
在严格的厌氧环境下，聚磷菌才能从体内大量释放出磷而处于饥饿状态，为好氧段大量吸磷创造了前提，从而才能有效地从污水中去除P。
但由于回流污泥将溶解氧和硝态氮带入厌氧段，很难保持严格的厌氧状态，所以一般要求DO小于0.2mg/l，对除磷影响不大。
好氧段：
DO升高，硝化速度增大，但当DO》2mg/l后其硝化速度增长趋势减缓，同时好氧池过高的溶解氧会随污泥回流和混合液回流分别带至厌氧段和缺氧段，影响厌氧释磷和缺氧反硝化，对脱氮除磷不利。
相反，好氧池的DO浓度太低也限值了硝化菌的生长率，其对DO的忍受极限为0.5-0.7mg/l，否则将导致硝化菌从污泥系统中淘汰，严重影响脱氮效果。
根据实验经验，好氧池的DO为
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