城市污水处理厂磷的形态变化规律研究

城市污水处理厂磷的形态变化规律研究

刘志刚１虞静静１

李轶１

颜孜佳２许斌２

（１河海大学环境学院，南京２１００９８；２昆山市北区污水处理厂，昆山２１５３００）

摘要对以Ａ—Ａ２／Ｏ一微絮凝～砂滤为处理工艺的某污水处理厂全流程磷的形态变化进行现场研究。结果表明，各处理构筑物中的磷主要以正磷酸盐形式存在，且正磷酸盐浓度在整个处理流程中的

变化规律为：从沉砂池到前置反硝化池减小，从前置反硝化池到厌氧池增大，从厌氧池到好氧池减小，在厌氧池达到最大，在砂滤池出水达到最小。而正磷酸盐占总磷比例在二沉池出水处最大，由此判定二沉池出水处为最佳投药点。聚磷酸盐和有机磷浓度占总磷的比例沿处理流程呈先减小后增大的趋势。

关键词

污水处理厂

化学除磷反硝化除磷正磷酸盐

最佳投药点

磷是引起水体富营养化的最主要因剽１’２１，污水

处理中除磷方法一般可分为生物除磷法和化学除磷法两大类。生物除磷法受到进水水质和各种运行条件的影响，除磷效果稳定性差［３］，出水总磷往往难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８—

１．２试验方法

试验中将总磷分为正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。每天定时分别对沉砂池、前置反硝化池、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和砂滤池进行定点取样，然后在实验室进行水样的检测分析，总磷和正磷酸盐的检

２００２）中的一级Ａ标准（瓜０．５叫Ｌ）［４］。而化学

除磷法主要去除以磷酸盐形式存在的磷，因此，研究城市污水处理厂工艺流程中磷的形态变化规律，确定最佳化学除磷投药点具有现实意义。１试验条件与方法１．１试验水质

测方法采用钼锑抗分光光度法［５］，无机磷的检测方法

采用钼酸铵分光光度法［６］，其中总磷与无机磷的差值即为有机磷，无机磷与正磷酸盐的差值即为聚磷酸盐。进行连续一段时间的现场检测后，通过试验数据分析，确定整个处理流程中不同形态磷占总磷比例的变化规律，并由试验结果确定混凝剂最佳投药点。２结果与分析２．１磷的浓度分析

图２～图８依次为沉砂池、前置反硝化池、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和砂滤池中的各种形态磷的浓度分布情况。

从图２可以看出，污水处理厂进水中的磷主要以正磷酸盐形式存在，有机磷和聚磷酸盐的浓度都较小，且相差不大；在２０１０年３月１５日～５月２５日，总磷和正磷酸盐的变化规律较为相似，其变化幅度与有机磷和聚磷酸盐相比较大，其中，总磷的浓度变化范围主要集中在２．５～４ｍｇ／Ｌ，正磷酸盐浓度变化范围主要集中在１．５～２．５ｍｇ／Ｌ，而有机磷和聚磷酸盐的浓度变化范围主要集中在０．５～

０．８

试验在江苏某城市生活污水处理厂进行，采用Ａ—

Ａ２／Ｏ工艺，处理水量为１０万矗／ｄ。排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８－－２００２）

喝峨．融孵

一级Ａ标准。污水处理广工艺流程如图１所示。

网１２咝鎏声液回流

ＩＬ－一垡型……一一Ｌ…一一一．

图１污水处理厂工艺流程

污水处理厂进水９０％进入厌氧池，１０％进入前置反硝化池，前置反硝化池的出水进入厌氧池，之后依次进入缺氧池和好氧池，其中混合液回流比为１００％，污泥回流比为８０％。

国家水体污染控制与治理科技重大专项（２００８ＺＸ０７３１３—００２）。

ｍｇ／Ｌ之间。这与周恩红［７］在废水化学一生物

联合除磷工艺及其生物标志物管理中提出的生活污水中磷主要以正磷酸盐形式存在的结论相符合。

５０给水排水ＶｏＬ３７Ｎｏ．２２０１１

万方数据

◆总碑

・芷磷酸盐

５Ｏ４５４Ｏ３５３Ｏ２５

—龟星避艇

２０ｌ５ＪＯ０５Ｏ０３１５

０３２５

０４０４

０４１４

０４２４０５０４

０５１４

０５２４

０６０４

日期

图２沉砂池磷的形态分布

根据该厂的污水处理流程，前置反硝化池的进

水中１０％来自沉砂池出水，其余来自二沉池污泥回流。由图３可看到与进水相似的规律：正磷酸盐的

盐为１～１．５ｍｇ／Ｌ，而有机磷和聚磷酸盐分别为０．２５～Ｏ．５ｍｇ／Ｌ和０，－－０．５ｍｇ／Ｌ，并且各种形态磷的波动情况与沉砂池相比较为稳定，这主要是因为的聚磷酸盐浓度比有机磷浓度稍低。同时，由于污

泥外回流的存在，各种形态的磷的浓度均有所下降。

３・。

２・５

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日期

图３前置反硝化池磷的形态分布

图４～图６分别表示了在监测时间段内Ａ２／Ｏ

ｍｇ／Ｌ，２－－－．３ｍｇ／Ｌ和０．６～１ｍｇ／Ｌ；

ｒｎ∥Ｌ’

１．５－－－２．５

ｍｇ／Ｌ和０．５～Ｏ．７ｒａｇ／Ｌ；有机磷的浓度变

ｍｇ／Ｌ，Ｏ～Ｏ．５ｍｇ／Ｌ和Ｏ～万方数据

０．１ｍｇ／Ｌ；聚磷酸盐的浓度变化范围依次为Ｏ～０．５

ｍｇ／Ｌ，ｏ～ｏ．５ｍｇ／Ｌ和ｏ～ｏ．２ｍｇ／Ｌ。同时可

以看出，总磷和正磷酸盐浓度在这段时间内的波动情况比较接近，其波动幅度与有机磷和聚合磷酸盐相比相对较大，有机磷与聚磷酸盐浓度大小相似，但有机磷在这段期间更稳定，同时可以很明显看出，正磷酸盐的浓度是各种形态磷中最高的。

７

６５

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３

２●Ｏ

０３１５

０３２５０４０４０４１４０４２４

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日期

图４厌氧池磷的形态分布

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日期

图５缺氧池磷的形态分布

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日期

图６好氧池磷的形态分布

图７反映了二沉池中各种形态磷的浓度分布情况，生化系统出水在经过二沉池的停留及其底部排泥过程之后，正磷酸盐、有机磷和聚磷酸盐的浓度变

化范围依次为：０．４－－－０．６ｍｇ／Ｌ，ｏ～ｏ．１ｍｇ／Ｌ和Ｏ～

给水排水ｖｄ．３７

Ｎｏ．２

２０１１５１

浓度远高于有机磷和聚磷酸盐的浓度，其中，正磷酸

从二沉池回流的污泥中各种形态的磷相对于进水比

较稳定。与沉砂池的不同之处在于前置反硝化池中

工艺各池中不同形态的磷的浓度分布。从图中可以

看出，厌氧池、缺氧池、好氧池中总磷浓度变化范围依

次为：３．５～５．５正磷酸盐的浓度变化范围依次为２．５～４．５化范围依次为０．５．－－．１

０．２

ｍｇ／Ｌ。同时可以看出，正磷酸盐仍与总磷保持

较为一致的波动，说明总磷浓度的变化主要受正磷酸盐浓度变化的影响，而有机磷的浓度较为稳定，说明整个生化系统以及二沉池对有机磷的去除效果较为稳定，聚磷酸盐浓度波动稍大，但与有机磷浓度相似，都维持在一个较低的浓度范围内。

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Ｏ６Ｏ４Ｏ２Ｏ

Ｕ）Ｉ，０３２５

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日期

图７二沉池磷的形态分布

图８反映的是砂滤池出水中各种形态磷的浓度分布情况，二沉池的出水全部进入砂滤池进行深度处理，正常情况下，为使出水总磷满足排放标准（ＧＢ１８９１８－－２００２一级Ａ标准）的要求，在进入砂滤池之前要对二沉池出水进行加药处理。该污水处理厂深度处理采用微絮凝一砂滤工艺，采用聚氯化铝（ＰＡＣ）为絮凝剂。由此可知，最终出水的正磷酸盐相对二级出水会有所下降，如图８所示，这可能是由于污水处理厂二级出水水质较好，加药可以进一步

去除磷，但是下降幅度会有所减小。同时，由于金属

铝离子与磷酸根反应生成的絮体在滤池中被截留的过程中可能吸附部分有机磷和聚磷酸盐，导致二者

的浓度也有小幅的下降。从图中可以看出，最终出

水中总磷的浓度范围为０．２５，－．，０．４ｍｇ／Ｌ，达到ＧＢ１８９１８—２００２一级Ａ标准，同时可以看出，正磷酸盐浓度范围为０．１～Ｏ．２ｍｇ／Ｌ，有机磷和聚磷酸盐浓度均控制在Ｏ～Ｏ．１ｍｇ／Ｌ这个很小的范围内波动。２．２磷的比例分析

图９反映了各构筑物出水中正磷酸盐占总磷的比例。可以看出，正磷酸盐所占比例遵循的规律为：例维持在６０％～８０％。

沉砂池出水中正磷酸盐所占比例约为６０％，符５２给水排水Ｙｄ．３７

Ｎｏ．２

２０１１

万方数据

Ｏ５

Ｏ４

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，Ｉ可Ⅲ，毯艇

Ｏ２

０

●

Ｏ

０３１５

０３２５

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０５２４

０６０４

日期

图８砂滤池磷的形态分布

图９正磷酸盐占总磷比例

由于前置反硝化池的进水是由沉砂池出水和二沉池活性污泥回流构成的，该比例符合正磷酸盐比例应该在二沉池与沉砂池出水之间的规律。

厌氧池中的正磷酸盐比例与前置反硝化池相比有所增大，约为７５％，这是由于在厌氧池中进行的是释磷的过程，且释放出的磷主要为磷酸盐，从而导致正磷酸盐比例增大，同时，由于厌氧池进水有一部分是沉砂池的出水，而沉砂池中正磷酸盐的比例较低，所以厌氧池中正磷酸盐比例的涨幅不是很大。

缺氧池中可能发生厌氧释磷或者反硝化除磷过程，但程度都不十分剧烈，所以正磷酸盐比例变化程度不大，与厌氧池中比例值相似，而且缺氧池的进水中有部分好氧池出水混合液回流，这使缺氧池和好氧池中正磷酸盐的比例相差不是很大；从除磷原理来看，在好氧池中发生的是吸磷过程，聚磷菌在好氧条件下过量吸收磷酸盐，因此正磷酸盐浓度应大幅减少，从而总磷浓度减少，而正磷酸盐所占比例也应当减小，同时由于缺氧池的进水中有较大部分好氧池出水的回流，这导致好氧池中正磷酸盐的比例只

从沉砂池到二沉池上升，从二沉池到砂滤池下降，比合该污水处理厂进水以生活污水为主的特点［７３；在前置反硝化池中正磷酸盐所占比例约为７２％，这是

是稍低于缺氧池。好氧池出水进入二沉池，经过沉降作用去除悬浮态的磷后，正磷酸盐所占比例在二沉池达到最大，

所占比例约为８０％；最后，二沉池出水全部进入砂

滤池，在进入砂滤池前以管道混合的方式加入

ＰＡＣ，化学除磷的主要对象为磷酸盐，则这一段有大

部分正磷酸盐被去除，同时也吸附一些有机磷和聚磷酸盐被去除，使得正磷酸盐比例进一步减少。

图１０反映了各污水处理构筑物中有机磷和聚磷酸盐浓度占总磷浓度比例。

图１０有机磷和聚磷酸盐占总瞬比例

在整个处理流程中，有机磷和聚磷酸盐所占的比

例范围分别为ｌｏ％～３０％和５％～２５％。有机磷与

聚磷酸盐比例的全程变化趋势相似，这是由于在生化系统中微生物的作用下，有机磷和聚磷酸盐不断被分解为磷酸盐，再通过聚磷菌被去除，同时由于整个生

化系统中内外回流的存在以及进水中有机磷和聚磷酸盐含量较低，有机磷和聚磷酸盐所占的比例减少十分缓慢。直到砂滤池由于总磷的减少，使砂滤池出水中的有机磷和聚磷酸盐的比例有所增加。

３结论

（１）该城市污水处理厂各处理构筑物中磷的主要存在形式均为正磷酸盐，正磷酸盐占总磷比例遵循先增大后减小，在二沉池出水处达到最大值，在砂

滤池出水达到最小值的变化规律。

（２）有机磷占总磷比例先减小后增大，在二沉池出水处达到最小值，在沉砂池出水达到最大值的变化规律；聚磷酸盐占总磷比例也遵循先减小后增

大的趋势，在前置反硝化池达到最小值的变化规律。

（３）正磷酸盐浓度占总磷浓度的比例在二沉池

万方数据

达到最大，ＰＡＣ的最佳投药点应该在二级出水处。

参考文献

１邱慎初．化学强化一级处理（ＣＥＰＴ）技术．中国给水排水，２０００，

１６（Ｉ）：２６～２９

２刘彩红，刘海燕．城市水传统二级生化处理除磷问题研究．中国

环保产业。２００８，１２：５２～５３

３徐伟勇，杨玉峰。王佳莹，等．城市污水处理厂尾水ＰＡＣ与ＰＦＳ

除磷对比试验研究．广西轻工业，２００９，（４）：１１５～１１６

４金雪标，俞勇梅，张翼飞．生物法与化学生物法除磷比较．上海师

范大学学报（自然科学版），２００２。３１（１）：７８～８２

５国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水

监测分析方法．第４版．北京：中国环境科学出版社，２００２．２５０～２８４

６宋学兰．钼酸铵冯光光度法测定水稳剂总无机磷．沪天化科技，

２００５，（４）：２８１～２８４

７周恩红．废水化学一生物联合除磷工艺及其生物标志物管理：［学位论文］．苏州：苏州大学，２００８

＆通讯处：２１００９８南京市鼓楼区西康路１号

电话：１３７７６４１７７６８Ｅ－ｍａｉｌ：ｅｎｖｌｙ＠ｈｈｕｅｄｕｃｒｔ

收稿日期：２０１０—０９—１０修回日期：２０１０—１２—０３

杭州市闲林水库工程

闲林水库位于杭州市主城西部上埠河上游灵项ｔ

溪，行政区域在余杭区闲林镇桦树村。工程任务以城ｉ

市应急备用和抗成供水为主，结合防洪和改善水环境；

等综合利用。闲林水库工程建设总工期为３年，计划于２０１３年建成蓄水。工程建成后，可以使主城区备用水量保障时间从目前的１．５ｄ提高到１０ｄ；使杭州市抗咸保证率从７５％提高到９７％；下游小和山高教园区和留下街道的防洪能力将由５年一遇提高到２０年一遇；大坝下游至西溪湿地河道水环境得到改善。

水库集雨面积１６．８９ｋｍｚ，总库容近２０００万ｍ３。工程主要由大坝、泄洪洞、输水隧洞和大清谷、大刀沙２座泵站等组成。大坝坝型为混凝土面板堆石坝，最大坝高３８ｍ，坝顶长度２３０ｍ；钢筋混凝土深孔泄洪洞直径５ｍ，长３２０ｍ；钢筋混凝土输水隧洞总长１５Ｉｃｒｎ。其中新开隧洞长１１ｌ口１１，直径３．５ｍ；大刀沙提水泵站流量２６ｍ３／ｓ，装机容量４０００

ｋＷ；大清谷补水流量５ｍ３／ｓ，装

机容量４

０００

ｋＷ。根据市政府总体部署要求，闲林水库

按照中型规模一次建成，工程总投资２０多亿元。

（通讯员

朱彤）

给水排水Ｙｄ．３７

Ｎ仉２

２０１１５３