导读：污水处理中，对氮、磷等营养元素的去除也成为污水厂主要的处理功能，也是环境部门对污水厂实施考核监督的重要指标。
在污水厂的污水处理过程中，除去对常规的有机污染物的去除之外，还有对营养元素的去除，这是为了污水中富集的营养元素不流入自然水体内。城镇生活污水中含有较高浓度的营养元素的物质主要以氮、磷的衍生产物为主，这些物质对自然水体内的藻类的滋生提供了充足的营养，使自然水体内形成富营养化的污染。污水处理中，对氮、磷等营养元素的去除也成为污水厂主要的处理功能，也是环境部门对污水厂实施考核监督的重要指标。
污水处理中，对进水中氮、磷等衍生物的含量以总氮、总磷计算，其中氮还包含氨氮的指标，因此在污水厂中需要对污水中的氨氮、总氮、总磷进行合理的工艺运行的调整，来保障出水的营养元素的指标能达到环境部门规定的指标要求。而这些合理的工艺运行调整，就是污水处理流程中的工艺细节管理工作。
氮和磷在污水中的去除和有机污染物的去除原理一致，仍是以微生物来进行的反应。在污水厂的核心处理构筑物生化反应池内存在着无法用普通数量级来计算的巨量的微生物，这些微生物除去数量特别巨大以外，还有就是种类非常的繁多，这些繁多的种类的微生物分别承担了针对污水中不同污染物质的处理能力，在污水厂的生物池内，污水中的每一种污染物质都能具有相对应的一些微生物种群进行处理，由于污染物种类的不同，这些微生物种群也具有不同的一些生长特性，反应到对环境条件的要求也不尽相同，而认识这种不同，并在日常管理中加以工艺细节的调整，是污水厂工艺调整的细节化管理的重心所在。
磷和氮在污水中是两种营养物质，处理的过程是两大类不同的生物群体来进行的，因此在这个系列中的讨论中，将分成磷的去除工艺细节管理和氮的去除的工艺细节管理来进行。公众号将首先从磷的去除进行探讨。
市政污水厂除磷的方式主要有两种，一种是生物除磷，一种是化学除磷。从成本上来说，生物除磷是低成本的处理过程，化学除磷需要额外投加化学药剂，药剂的购买使用增加了污水厂的运行成本，同时药剂的投加过程也增加了污水厂的。从运行成本和管控难度上，化学除磷都远远高于生物除磷，因此在污水厂除磷的整体思路，是以生物除磷为主，化学除磷为补充的处理过程。这需要运行人员针对具备除磷能力的微生物群体的基本生活习性，所需要的环境条件进行深入的了解，才能实现生物除磷的细节管控。
自然界的微生物中，磷是构成微生物能量运行的重要组成元素，在每种生物体内都存在一定量的磷作为生存活动的基础，但是相对于C来说，所占的比例是非常少的，碳和磷通常的比例为100：1。
有一类微生物却具备一种特殊的能力，就是能够在好氧的环境中过量的摄取磷到自己体内，然后在无氧的环境中利用污水中的易降解的碳源进行生物反应，将这部分磷释放出来，然后再进入好氧环境又重新过量摄取磷，由于它们能够过量的聚集磷，这一类细菌被称为聚磷菌。利用聚磷菌对磷的反应机理，污水厂在生物池中设置了好氧段和厌氧段，厌氧的作用就是给聚磷菌提供无氧的环境，从而使体内的磷释放出来，进入到好氧段就能更多的吸附磷，而厌氧的叫法其实就是把聚磷菌这类微生物的释磷时期对氧气的要求来定义的。
在污水厂中生物池内进行氧气不同供给的划分，比较常见的是AO及A2O工艺，这两种工艺，将生物池划分为好氧曝气区域(O区)，厌氧(A)区域，A2O工艺还增加了缺氧(A)区，通过在生物池内采用隔墙，底部是否布置曝气头来将好氧O区和厌氧A区进行分割，形成两个不同的功能区域，其中厌氧的A区是完全为聚磷菌在厌氧条件释放磷的特殊过程而设置的，在了解了厌氧区的设置原理以后，就可以针对厌氧区的工艺细节进行分析管理了。
需要注意的是，无论生物池如何划分多少区域，生物池内的微生物群落是以活性污泥的形式存在，也就是说AO，AAO工艺的基本还是活性污泥。那么活性污泥就有其独有的特点要加以注意，那就是活性污泥的良好的沉降性能和活性污泥的絮凝体结构，这两个因素在实际的运行管理中是必须认真了解并对待的。
这两个因素在好氧区，采用底部曝气的方式，一面实现了充氧，一面气泡从底层向表面释放的过程，起到了搅拌生物池内活性污泥的作用，因此在曝气区域，活性污泥的絮凝体会保持良好的悬浮状态，正是这种悬浮状态，使活性污泥中的絮凝体和污水中的污染物质能够有机会充分接触，微生物能够摄取和捕捉污水中的污染物质成为自身的营养。
但是厌氧的A区最大的特点就是不能有氧气，也就是不能有曝气装置进行人工充氧，在这种情况下，厌氧区的活性污泥缺少了底部曝气的搅拌，自身良好的沉降性能会使活性污泥快速的沉淀到池底，而附着在活性污泥絮凝体上的包括聚磷菌在内的各类型微生物到了池底后，无法和进水中易降解的碳源充分接触，聚磷菌也就无法实现体内磷的释放，体内聚集的磷过多，在好氧段就无法继续摄取磷，生物聚磷的效果失去，只能依靠化学除磷来进行磷的指标控制。
因此在厌氧A区的活性污泥保持悬浮状态是非常重要的工艺控制细节。这个工艺控制细节是通过设置在厌氧A区内的搅拌器来实现的。
厌氧区的搅拌器起到了促进生物除磷反应的作用，一方面起到了保持活性污泥悬浮状态的功能，另一方面也起到了将回流污泥和进水混合均匀的作用，这两个作用是保证聚磷菌等微生物和进水中的易降解碳源充分反应的，在日常巡视中要认真的加以检查其是否正常转动，同时要检查其是否起到了充分混合，保持了良好的悬浮状态的效果。主要检查在整个厌氧区域内，活性污泥是否都保持着良好的悬浮状态，有无水力搅拌死角等，对出现异常的搅拌器要及时进行修理，保证区域内的搅拌效果良好，聚磷菌释磷反应彻底充分。
作为生物除磷功能区域的生化池厌氧部分，同时还具备外回流的接纳区域，在传统的活性污泥工艺中，二沉池与生化池之间通过外回流泵将沉淀到二沉池底部的活性污泥循环进入到生化池内，形成一个活性污泥的闭合的循环系统。在强化了生物池的除磷功能以后，采用推流式的生化池前端增加了厌氧区，这样活性污泥回流后不再直接进入到生化池的曝气区内，而是进入到厌氧区，这样厌氧区就承接了二沉池或者MBR膜池的回流污泥。
在上面对生物除磷的讨论中，厌氧区主要为聚磷菌的释磷提供厌氧的环境，同时可以利用进水中的小分子，易降解的碳源来完成厌氧释磷的过程。这个过程的顺利进行首先需要有聚磷菌的存在，根据活性污泥本身的特点，绝大多数细菌以聚集吸附在活性污泥的絮凝体上，絮凝体具有良好的沉降性能，因此聚磷菌也绝大部分在活性污泥中聚集，因此保障宏观层面的活性污泥的数量是保证聚磷菌的数量的工艺手段，保持充足的污泥回流是提供足够的聚磷菌的工艺手段，在一些污水厂的处理工艺中，采用多点回流的方式进行多个区域的回流，这中工艺条件下，要针对各项指标的去除情况，进行合理的污泥回流量的配比，在生物池内任何反应都需要在微生物的作用下才能够实现，保持足够的污泥量是生物反应的基础。
在提供充足活性污泥中的聚磷菌进行反应的同时，还要考虑厌氧环境的保持。
从生物池内的供氧设备布置来说，在厌氧区是没有供氧设备的，不存在人为的主动供氧，但是并不是意味着厌氧区会完全没有氧气，通常在检测中，能够发现厌氧区有0.1—0.5mg/L的溶解氧，这部分溶解氧从哪里来的？从运行分析上，可能的原因有几个方面：
一方面根据重力流的污水厂设计原则，在预处理到生化处理过程中，会在一些跌水存在，如果跌水过高，可能会造成跌水充氧；
一方面有些污水厂采用的曝气沉砂池，过量的曝气进入到生物处理段也会使厌氧区溶解氧升高；
还有一方面就是在回流污泥中携带的氧气，在氨氮的指标日益严格的控制下，较多数污水厂喜欢用大曝气量来保持氨氮的硝化反应的顺利进行，造成生物池末端的剩余的溶解氧较高，这部分溶解氧进入到二沉池，在沉淀过程中会释放出一部分，但仍有一部分会汇集在活性污泥里，再随着回流污泥进入到生化池的厌氧区中；另外采用MBR工艺的生物处理系统，MBR池需要曝气进行膜擦洗，在MBR的膜池中大风量的曝气造成了回流污泥中含有大量的溶解氧，如果没有进行优化的路线设计，这部分回流污泥中所含的氧气会非常高。根据上述的工艺运行情况的分析，厌氧区的溶解氧的管控不是来自于厌氧区，而是来自于其他环节上的控制。而聚磷菌进行释磷是需要一个严格厌氧的环境，因此控制进入到厌氧区内的溶解氧，是提高厌氧区的生物功能的重点的工艺调控细节内容，而这一点由于涉及到多个环节的管控，往往不被运行人员所重视。
根据上述的分析，运行人员需要从厂内实际的运行工况，逐一排查可能造成厌氧区溶解氧充氧的环节，并针对这些环节采取相应的管控措施：比如进水的溶解氧，采取合理的水头控制，部分区域进行壅水控制，人为消减水头，尽可能的避免跌水曝气的充氧；合理的控制曝气末端的溶解氧，过高的溶解氧造成二沉池的溶解氧无法及时释放，同时会引起污泥老化，及污泥老化带来的膨胀、泡沫等次生问题；工艺路线的合理调整，MBR工艺采用的曝气擦洗方式对厌氧有很大的干扰作用，将厌缺氧的顺序进行调换，将这部分富裕氧气从缺氧区释放，保障厌氧环境等等措施。
除去溶解氧的环节控制的工艺细节之外，还有就是反硝化反应的控制，进入到二沉池内的活性污泥中各菌种被浓缩聚集到回流污泥中，这中间除了聚磷菌之外，还有反硝化菌种，这一类菌种在缺氧环境中会进行反硝化的反应，反硝化与聚磷菌的释磷有一个共同点就是需要易降解的小分子碳源参与，进水中如果存在这种优质的碳源，会在两者中存在竞争，从进水的氮磷比例来说，生活污水的氮一般是磷的几十倍，也就是说微生物种群中，反硝化菌的数量要远远多于聚磷菌的数量，因此在数量优势面前，聚磷菌的生物释磷过程会受到碳源不足的影响，导致生物除磷的效果发挥不出来。特别是对一些污水厂进水总氮较高，缺氧区的反硝化不彻底的情况，厌氧区也存在大量的反硝化反应，这需要运行管理人员通过检测进水中的硝态氮的含量、回流污泥中的硝态氮的含量来判断进入到厌氧区的反硝化反应情况，进行反硝化反应的消除控制，有条件的水厂在设计时可以考虑增加预反硝化区来进行硝态氮的去除，来保证厌氧区聚磷菌的生物释磷的效果。
多数污水厂简单的把除磷归结成化学除磷，忽视生物除磷的合理控制，生物除磷不像其他的指标控制，有明确的设备、设施的指向性，可以通过具体的设备设施进行调控，生物除磷更多的需要运行人员从厂内的各个环节进行逐一排查，根据厂内除磷工艺的设计思路和生物除磷的基本原理进行工艺分析，进行工艺细节上的控制，实现生物除磷，有效的降低化学除磷药剂的使用量，从而实现工艺成本的管控。
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