生活污水總磷超標的原因分析與對策

潘再軍，梁 晴

（陽春新鋼鐵有限責任公司，廣東陽春 529600）

前言

生活污水中的磷主要來源于人類排泄物、食物殘渣、調味品、洗滌劑等，某鋼廠20 m3/h生活污水處理站采用A3/O（預脫硝區、厭氧區、缺氧區和好氧區）與流化床膜生物反應器（簡稱MBBR）結合的工藝用于脫磷脫氮等。在實際運行過程中發現系統其他指標都在《鋼鐵工業水污染物排放標準》（GB 13456-2012）控制范圍內的情況下，存在出水總磷超標的情況。為此對系統存在的問題和可能的原因進行了試驗和分析，最終采用源頭控制、加強生物除磷和增加化學除磷的方式對總磷指標進行進一步控制，實現出水穩定達到排放標準。

1 工藝現狀及存在問題

1.1 工藝現狀

20 m3/h 生活污水處理裝置主要處理來自于煉鋼食堂、煉鐵食堂及科技開發中心的生活廢水。煉鋼食堂通過2臺小型自吸泵有壓輸送至環廠西路集水井，煉鐵食堂及科技開發中心的廢水自流環廠西路集水井，廢水在環廠西路匯集之后自流至處理站集水井內處理。

該生活污水處理裝置采用脫氮除磷工藝，污水在集水井通過潛水泵抽至調節池，其中集水井和調節池各有2臺潛水泵，一用一備，浮球通過液位控制水泵的開停，調節池的水依次進入預脫硝區、厭氧區、缺氧區、好氧區，進行脫氮除磷，其中好氧區共有2 臺鼓風機，一用一備，每4 h 自動切換運行。經過生活處理之后的水流入沉淀池，實現泥水分離，池內裝有污泥回流系統，將池內的污泥通過回流泵回至預脫硝區，剩余污泥排至污泥池，污泥定期外運。沉淀池的水流入清水池，通過清水泵向外輸送，在巴歇爾槽通過自吸水泵抽水供給采樣杯，供樣分析。

其中外排口對于水質實行在線檢測并將分析數據自動上傳，重點檢測的指標有pH 值（6～9）、COD（0～50 mg/L）、氨氮（0～5 mg/L）及流量等。工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

根據《鋼鐵工業水污染物排放標準》（GB 13456-2012）的要求，生活污水排放口總磷執行限值為0.5 mg/L，在改造前每天取樣檢測生活污水處理站進出口總磷，檢測結果如表1。

表1 改造前生活污水進出口總磷 mg/L

從檢測情況來看，生活污水處理站進口總磷部分時段偏高，出口總磷不穩定，經常出現處理完的外排水總磷超標情況。

1.2 調節池、集水井的潛水泵等設備故障率較高

查閱相關運行記錄，發現集水井及調節池潛水泵、浮球閥多次出現故障，影響生物處理的連續性，同時水量時間上的分布不均導致菌群挨餓或者處理能力不足的情況，從而導致填料上懸掛的菌群數量不足。

1.3 生活污水入口帶來污染物，微生物活性降低或者死亡

運行以來有發生過工業廢水串入生活污水、中水串入生活污水、雨季馬路礦物流入生活污水等多次污染事故。在生活污水站運行過程中，數次發生菌群中毒、冒白沫失去活性的情況，主要原因是來水受污染導致。

1.4 生活污水來水含磷偏高

通過對進入生活污水處理裝置和外排水中的總磷含量進行檢測，發現進入系統的總磷含量偏高，經常超過3 mg/L，超出了系統設計的處理范圍。生活污水來水為煉鋼和煉鐵食堂廢水，需加強源頭控制，減少來水含磷量。

1.5 生物除磷效果不佳

從檢測結果來看，生物除磷效果不穩定，在來水水質和水量波動的情況下，經常出現磷含量超標的情況。結合現場觀察，除磷菌系統產生的污泥量嚴重偏少，除磷效果得不到保證，由此判斷除磷菌數量不足是導致出水含磷超標的重要原因。

1.6 化學除磷加藥系統運行不穩定

為提高除磷效果，我們在系統增加了化學除磷工藝［1］，對比選擇多種對細菌活性影響不大的除磷藥劑，通過設置在沉淀池的簡易裝置投加除磷藥劑，但是因為該簡易裝置攪拌力度不夠，系統投加藥劑濃度存在波動，其次因無過濾裝置，導致加藥管道容易堵塞，且加入沉淀池的藥劑濃度不均，雖然正常投加時系統的總磷可以控制在0.5 mg/L 以下，但是系統發生故障時無法保證出水達標。

2 生活污水出口磷含量不穩定的主要原因

污水中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內的磷酸鹽，產生能量用以吸收快速降解有機物，并轉化為聚β 羥丁酸（PHB）儲存起來。當這些聚磷菌進入好氧池時就降解體內儲存的PHB，產生能量，用于細胞的合成和吸磷，吸收污水中的磷形成高濃度的含磷污泥，隨剩余污泥一起排出系統，從而達到除磷的目的。

聚磷菌所需的泥齡很短，泥齡在4.6 天左右時，系統就能維持較好的除磷效果。排放剩余污泥是生物除磷的唯一渠道，為保證系統的除磷效果，需要維持較高的污泥排放量，降低系統的泥齡。硝化菌和聚磷菌在泥齡上存在矛盾，若泥齡太長，不利于除磷；泥齡太短，硝化菌無法生存，這種矛盾，使得A2/O工藝很難同時達到氮、磷的高效去除［2］。

本工程設計進口污水含磷量為1～3 mg/L，實際進水含磷經常有超標的情況，加之除磷菌在幾次中毒污染事故后菌群嚴重退化，數量不夠，除磷效果得不到保證是出水含磷量超標的主要原因。后續增加的簡易化學除磷裝置不能精確控制和實時調整加藥量，運行期間經常堵塞而加不上藥，藥劑與污水未充分發生反應是出水含磷超標的次要原因。

3 改進對策

3.1 源頭控制和設備維護

對原來工業廢水排水管道、中水管道與生活污水管道相通的位置進行了全面封堵，同時對雨季地表雨水可能進入生活污水管道的位置進行了改造，確保生活污水系統的獨立性，避免其他水源的污染導致細菌失去活性或死亡。針對原有提升泵、浮球閥等設備經常故障的情況，對設備進行了重新選型和改造，同時加強了設備的點檢維穩，從源頭上減少了故障的發生。

3.2 加強來水總磷的控制

經過對20 m3/h生活污水總磷超標原因的討論，認為磷超標主要是由于食堂使用的調味品、洗潔精導致，且總磷超標結果與進口污水磷含量直接相關，因此要求食堂使用無磷洗滌劑。并在兩個食堂污水排放出口選擇取樣口，對食堂排出的廢水進行取樣化驗含磷量。

3.3 提升生物除磷效果

每班對厭氧池、缺氧池、好氧池填料上的污泥顏色、厚度點檢一次，對沉淀池（正常情況下澄清、異常狀況下泥水未分離或有部分污泥漂浮在沉淀池上部）進行點檢一次，若污泥狀態發生變化且水質檢測指標有明顯上升趨勢時，則啟動應急預案，對活性污泥添加營養液進行培養。

通過培養除磷菌種來降低系統的含磷總量，在預脫硝、好氧區、厭氧區、缺氧區投加除磷菌種，并在每個反應區對除磷菌進行培養，運行一段時間之后，發現系統的總磷雖然有所降低，但是仍然存在波動，若系統來水總磷含量較高，出水的總磷仍無法降至0.5 mg/L以下。

3.4 優化化學除磷

將原有簡易加藥裝置改為成套加藥設備，通過計量泵向沉淀池精確加藥，并根據監測結果及時調整藥劑投加量，在沉淀池設置了加藥點并通入壓縮空氣進行攪拌。加藥處理后，經過一段時間跟蹤，生活污水出口總磷都穩定在0.5 mg/L 以下的標準范圍內（相關檢測數據見表2），同時細菌活性也未受到藥劑投加的影響。

4 結論

（1）A3/O 系統的脫氮除磷效果受不同菌種所需的泥齡不同制約，若泥齡太長，不利于除磷；泥齡太短，硝化菌無法生存。這種矛盾，使得A3/O 工藝很難同時高效去除氮、磷。

（2）通過源頭控制，結合強化生物除磷和化學除磷的方式，可有效提升系統的脫氮除磷效果，保證各參數都穩定在國標范圍內。

（3）使用化學除磷時，聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等藥劑的長期使用，容易導致管道堵塞、設備腐蝕等問題［3］，過量投加也可能對菌種造成損害，且需要增加一定成本，后續將進一步探索如何采用生物方法高效去除氮、磷。