生活污水總磷超標(biāo)的原因分析與對(duì)策

潘再軍，梁 晴

（陽春新鋼鐵有限責(zé)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?jiān)?、調(diào)味品、洗滌劑等，某鋼廠20 m3/h生活污水處理站采用A3/O（預(yù)脫硝區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)）與流化床膜生物反應(yīng)器（簡(jiǎn)稱MBBR）結(jié)合的工藝用于脫磷脫氮等。在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)其他指標(biāo)都在《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13456-2012）控制范圍內(nèi)的情況下，存在出水總磷超標(biāo)的情況。為此對(duì)系統(tǒng)存在的問題和可能的原因進(jìn)行了試驗(yàn)和分析，最終采用源頭控制、加強(qiáng)生物除磷和增加化學(xué)除磷的方式對(duì)總磷指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步控制，實(shí)現(xiàn)出水穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 工藝現(xiàn)狀及存在問題

1.1 工藝現(xiàn)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(fā)中心的生活廢水。煉鋼食堂通過2臺(tái)小型自吸泵有壓輸送至環(huán)廠西路集水井，煉鐵食堂及科技開發(fā)中心的廢水自流環(huán)廠西路集水井，廢水在環(huán)廠西路匯集之后自流至處理站集水井內(nèi)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(diào)節(jié)池，其中集水井和調(diào)節(jié)池各有2臺(tái)潛水泵，一用一備，浮球通過液位控制水泵的開停，調(diào)節(jié)池的水依次進(jìn)入預(yù)脫硝區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)，進(jìn)行脫氮除磷，其中好氧區(qū)共有2 臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，一用一備，每4 h 自動(dòng)切換運(yùn)行。經(jīng)過生活處理之后的水流入沉淀池，實(shí)現(xiàn)泥水分離，池內(nèi)裝有污泥回流系統(tǒng)，將池內(nèi)的污泥通過回流泵回至預(yù)脫硝區(qū)，剩余污泥排至污泥池，污泥定期外運(yùn)。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(duì)于水質(zhì)實(shí)行在線檢測(cè)并將分析數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，重點(diǎn)檢測(cè)的指標(biāo)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(jù)《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13456-2012）的要求，生活污水排放口總磷執(zhí)行限值為0.5 mg/L，在改造前每天取樣檢測(cè)生活污水處理站進(jìn)出口總磷，檢測(cè)結(jié)果如表1。

表1 改造前生活污水進(jìn)出口總磷 mg/L

從檢測(cè)情況來看，生活污水處理站進(jìn)口總磷部分時(shí)段偏高，出口總磷不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)處理完的外排水總磷超標(biāo)情況。

1.2 調(diào)節(jié)池、集水井的潛水泵等設(shè)備故障率較高

查閱相關(guān)運(yùn)行記錄，發(fā)現(xiàn)集水井及調(diào)節(jié)池潛水泵、浮球閥多次出現(xiàn)故障，影響生物處理的連續(xù)性，同時(shí)水量時(shí)間上的分布不均導(dǎo)致菌群挨餓或者處理能力不足的情況，從而導(dǎo)致填料上懸掛的菌群數(shù)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(yùn)行以來有發(fā)生過工業(yè)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(yùn)行過程中，數(shù)次發(fā)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(dǎo)致。

1.4 生活污水來水含磷偏高

通過對(duì)進(jìn)入生活污水處理裝置和外排水中的總磷含量進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)入系統(tǒng)的總磷含量偏高，經(jīng)常超過3 mg/L，超出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的處理范圍。生活污水來水為煉鋼和煉鐵食堂廢水，需加強(qiáng)源頭控制，減少來水含磷量。

1.5 生物除磷效果不佳

從檢測(cè)結(jié)果來看，生物除磷效果不穩(wěn)定，在來水水質(zhì)和水量波動(dòng)的情況下，經(jīng)常出現(xiàn)磷含量超標(biāo)的情況。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)觀察，除磷菌系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥量嚴(yán)重偏少，除磷效果得不到保證，由此判斷除磷菌數(shù)量不足是導(dǎo)致出水含磷超標(biāo)的重要原因。

1.6 化學(xué)除磷加藥系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定

為提高除磷效果，我們?cè)谙到y(tǒng)增加了化學(xué)除磷工藝［1］，對(duì)比選擇多種對(duì)細(xì)菌活性影響不大的除磷藥劑，通過設(shè)置在沉淀池的簡(jiǎn)易裝置投加除磷藥劑，但是因?yàn)樵摵?jiǎn)易裝置攪拌力度不夠，系統(tǒng)投加藥劑濃度存在波動(dòng)，其次因無過濾裝置，導(dǎo)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(shí)系統(tǒng)的總磷可以控制在0.5 mg/L 以下，但是系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)無法保證出水達(dá)標(biāo)。

2 生活污水出口磷含量不穩(wěn)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(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收快速降解有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為聚β 羥丁酸（PHB）儲(chǔ)存起來。當(dāng)這些聚磷菌進(jìn)入好氧池時(shí)就降解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHB，產(chǎn)生能量，用于細(xì)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(tǒng)，從而達(dá)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(shí)，系統(tǒng)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(tǒng)的除磷效果，需要維持較高的污泥排放量，降低系統(tǒng)的泥齡。硝化菌和聚磷菌在泥齡上存在矛盾，若泥齡太長(zhǎng)，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(shí)達(dá)到氮、磷的高效去除［2］。

本工程設(shè)計(jì)進(jìn)口污水含磷量為1～3 mg/L，實(shí)際進(jìn)水含磷經(jīng)常有超標(biāo)的情況，加之除磷菌在幾次中毒污染事故后菌群嚴(yán)重退化，數(shù)量不夠，除磷效果得不到保證是出水含磷量超標(biāo)的主要原因。后續(xù)增加的簡(jiǎn)易化學(xué)除磷裝置不能精確控制和實(shí)時(shí)調(diào)整加藥量，運(yùn)行期間經(jīng)常堵塞而加不上藥，藥劑與污水未充分發(fā)生反應(yīng)是出水含磷超標(biāo)的次要原因。

3 改進(jìn)對(duì)策

3.1 源頭控制和設(shè)備維護(hù)

對(duì)原來工業(yè)廢水排水管道、中水管道與生活污水管道相通的位置進(jìn)行了全面封堵，同時(shí)對(duì)雨季地表雨水可能進(jìn)入生活污水管道的位置進(jìn)行了改造，確保生活污水系統(tǒng)的獨(dú)立性，避免其他水源的污染導(dǎo)致細(xì)菌失去活性或死亡。針對(duì)原有提升泵、浮球閥等設(shè)備經(jīng)常故障的情況，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了重新選型和改造，同時(shí)加強(qiáng)了設(shè)備的點(diǎn)檢維穩(wěn)，從源頭上減少了故障的發(fā)生。

3.2 加強(qiáng)來水總磷的控制

經(jīng)過對(duì)20 m3/h生活污水總磷超標(biāo)原因的討論，認(rèn)為磷超標(biāo)主要是由于食堂使用的調(diào)味品、洗潔精導(dǎo)致，且總磷超標(biāo)結(jié)果與進(jìn)口污水磷含量直接相關(guān)，因此要求食堂使用無磷洗滌劑。并在兩個(gè)食堂污水排放出口選擇取樣口，對(duì)食堂排出的廢水進(jìn)行取樣化驗(yàn)含磷量。

3.3 提升生物除磷效果

每班對(duì)厭氧池、缺氧池、好氧池填料上的污泥顏色、厚度點(diǎn)檢一次，對(duì)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(jìn)行點(diǎn)檢一次，若污泥狀態(tài)發(fā)生變化且水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)有明顯上升趨勢(shì)時(shí)，則啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，對(duì)活性污泥添加營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)。

通過培養(yǎng)除磷菌種來降低系統(tǒng)的含磷總量，在預(yù)脫硝、好氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)投加除磷菌種，并在每個(gè)反應(yīng)區(qū)對(duì)除磷菌進(jìn)行培養(yǎng)，運(yùn)行一段時(shí)間之后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的總磷雖然有所降低，但是仍然存在波動(dòng)，若系統(tǒng)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(yōu)化化學(xué)除磷

將原有簡(jiǎn)易加藥裝置改為成套加藥設(shè)備，通過計(jì)量泵向沉淀池精確加藥，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整藥劑投加量，在沉淀池設(shè)置了加藥點(diǎn)并通入壓縮空氣進(jìn)行攪拌。加藥處理后，經(jīng)過一段時(shí)間跟蹤，生活污水出口總磷都穩(wěn)定在0.5 mg/L 以下的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2），同時(shí)細(xì)菌活性也未受到藥劑投加的影響。

4 結(jié)論

（1）A3/O 系統(tǒng)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(zhǎng)，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(shí)高效去除氮、磷。

（2）通過源頭控制，結(jié)合強(qiáng)化生物除磷和化學(xué)除磷的方式，可有效提升系統(tǒng)的脫氮除磷效果，保證各參數(shù)都穩(wěn)定在國(guó)標(biāo)范圍內(nèi)。

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