什么是极限除磷？

污水处理除磷技术未来的发展一方面体现在生物除磷技术的广泛应用，另一方面将是深度除磷技术的发展。对于极限除磷现在还没有一个统一的定义，一般而言，TP低于0.1mg/L可以认为是极限除磷。极限深度除磷之所以会在未来成为除磷的一个技术方向，主要是由于控制富营养化的要求。

为什么要极限除磷？

一般认为，水体中磷的浓度达到0.01~0.02mg/L时即可能产生富营养化。当N/P大于4~5时，其限制因素是磷。如果N/P小于4时，则限制因素可能是氮。美国华盛顿湖冬季的磷酸盐-磷浓度仅为0.06mg/L左右时，就会造成富营养化。中国太湖富营养化指标总磷为0.076mg/L，总氮为3.93mg/L。因此，为控制这些敏感水体的富营养化，深度除磷技术势在必行。

实际上，在北美和欧洲一些国家，现在对TP的控制已经非常严格，下表是美国部分污水处理厂的排放标准和出水TP情况，从表中可以看出这些污水处理厂的出水TP已经远远低于传统意义上的排放标准。

美国部分深度除磷污水处理厂

污水处理厂	规模（万m3/d）	NPDES的TP限值（mg/L）	实际出水TP平均值（mg/L）
弗吉尼亚州Alexandria	20.9	0.18	0.065
弗吉尼亚州Noman Cole	26	0.18	0.061
弗吉尼亚州Upper Occoquan	16.3	0.10	0.088
俄勒冈州Rock Creek	15.1	0.1	0.071
俄勒冈州Durham	6.6	0.11	0.073
乔治亚州Cauley Creek	1.6	0.13	0.086
马萨诸塞州Milford	1.86	0.2	0.07
科罗拉多州Lone Tree	0.62	0.05	0.03
纽约Pine  Hill	0.2	0.2	0.06
纽约Delhi	0.32	0.11	0.04
纽约Walton	0.6	0.2	0.01

在传统除磷方面，生物除磷之后没有过滤的情况下出水TP可以达到1mg/L左右，生物除磷受进水碳源的影响非常显著，当BOD5/TP在30~100之间时，几乎可以实现完全的除磷。为了获得进水较高的碳磷比，初沉污泥发酵技术在这方面显示出了独特的优势。美国绝大多数大型污水处理厂的进水碳磷比较低，单独采用生物除磷技术难以达到稳定的除磷效果，化学除磷是必不可少的辅助手段。

极限除磷的工艺选择

从经济的角度而言，生物除磷+化学除磷是达到极限深度除磷较好的技术选择，单独采用化学除磷的成本非常高，例如在美国俄勒冈州Durham污水处理厂，为使TP出水达到0.07mg/L，单独采用化学除磷技术，需要投加170mg/L的铝盐；而采用生物除磷与化学除磷相结合的技术，铝盐的投加量只需要25mg/L即可。化学除磷的极限在0.04~0.06mg/L之间，这取决于沉淀物的化学计量关系、金属氢氧化物的协同沉淀以及低磷酸盐浓度下的吸附作用等。

城镇污水处理厂极限除磷工艺的技术中通常是生物、化学与物理除磷的组合工艺，可分为4大类：(1)生物除磷+化学除磷+沉淀过滤；(2)生物除磷+化学除磷+两级过滤；(3)生 物除磷+化学除磷+膜分离；(4)生物除磷+化学除磷+混凝气浮。除磷工艺综合对比如表所示。

常用除磷工艺综合对比表

项目	生物除磷+化学除磷+沉淀过滤	生物除磷+化学除磷+两级过滤	生物除磷+化学除磷+膜分离	生物除磷+化学除磷，混凝气浮
出水水质	0.01~0. 07 mg/L	TP<0. 03 mg/L	TP<0. 07 mg/L	TP<0.05  mg/L
技术工艺	釆用沉淀池或多介质滤池、 高密度沉淀池、磁混凝 工艺以及活性砂滤池	两级普通滤池，第1级 过滤釆用上向流式，第2级过滤采用下向流式。	采用微滤、纳滤、超滤和反渗透	第1级 采用混凝沉淀，第2级 采用高效气浮池
PAC投加量	135 mg/L	50 ~ 100 mg/L	50 ~ 100 mg/L	30 ~ 50 mg/L
设备初期投资	低	较高	高	低
运行管理成本	较低	高	高	低
运营维护	系统设备维护简单	系统维护复杂，需定期反洗	系统维护复杂，需定期清洗	系统设备维护简单

从去除效果、适用性、占地、对周边环境影响及维护管理方便角度出发，推荐选用生物除磷+化学除磷+混凝气浮，国内城市污水处理厂极限除磷提标改造工程工艺主要为混凝气浮。

据资料显示，从TP排放0.3mg/L提升到0.05mg/L，采用气浮技术极限除磷直接处理成本为0.110元/立方，其中，电耗成本为0.028元/立方，药剂成本为0.082元/立方！（参考资料：1.污水处理观察；2.陈奇良. 高效气浮在污水厂极限除磷提标设计中的应用[J]. 广州化工,2022,50(6):124-126.）

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