水处理入门知识探讨----脱氮除磷矛盾关系的转变

市政污水厂常规四大污染物指标：COD、氨氮、总氮、总磷，运行要求概况为脱氮除磷除碳。脱氮是将污水中的凯式氮（有机氮+氨氮）通过硝化细菌在好氧条件下转化为硝态氮或亚硝态氮，然后硝态氮和亚硝态氮通过反硝化菌在缺氧或厌氧条件下转化为氮气溢出水中，从而降低水中总氮浓度，达到脱氮目的。

 除磷是通过聚磷菌特有的功能属性，即在厌氧条件下吸收有机物合成能量储存体，并大量释放磷酸盐（总磷的主要组成部分）于细胞体外，在好氧条件下逆浓度梯度过量吸磷储存于细胞体内，合成含磷量较高的活性污泥，以排泥方式将总磷带出污水处理系统，达到除磷的目的。

除碳是通过异养菌在好氧或缺氧条件下，将污水中有机物（COD）进行分解合成代谢，转换为二氧化碳和水以及合成新的微生物菌体。

 在我们之前的文献教科书以及实际运行中，脱氮除磷是一对矛盾关系，主要是因为脱氮（氨氮降解）过程中硝化菌是自养菌，生长速率慢，需要尽可能减少排泥，以保证足够多的硝化菌数量，因此硝化菌的数量是限值脱氮的主要因素。而除磷最终是依靠污泥外排，需要较多的剩余污泥排放，以保证尽可能将磷从污水处理系统中（流入到了污泥处理系统）除掉，从而使得出水磷浓度达到排放要求。两者矛盾关系的核心点在于污泥龄的控制，水厂在运行中需要不断平衡两者的影响因素，控制稍有不慎就可能引起出水氮磷的波动。

目前脱氮除磷之间的矛盾关已经转变或者说两者之间的矛盾关系已大幅减弱，主要体现在：

1）城镇污水厂出水标准不断提高，各地新颁布的地方标准普遍参照《地表水环境质量标准》（GB3838-2022）中Ⅳ类水或Ⅲ类水标准，总磷排放浓度要求≤0.2或0.3mg/L，远高于一级A规定的0.5mg/L，单纯依靠生物除磷远远达不到要求，因此对生物除磷的要求降低。

2）化学除磷工艺已普遍应用，高密度沉淀池、磁混凝沉淀等已是提标改造的标配。

3）化学除磷的成本并不是很高。化学除磷每去除1mg/L总磷成本约0.04元/吨。生物除磷每去除1g/L磷需要15-20mg/L COD，而目前污水厂考虑脱氮需要，碳源严重不足，普遍需要投加外部碳源。

4）生物除磷工艺段运行控制核心在于厌氧释磷和好氧吸磷，但目前污水厂很少对磷的过程数据进行日常检测，关注度较小，因此除磷原理在实际运行上难以指导生物除磷。

5）无论是AAO、氧化沟等工艺优先考虑脱氮，改造或运行模式偏向AO或多级AO模式。

目前活性污泥法运行中主要矛盾关系是氨氮与总氮去除。体现在：1）氨氮标准提高。目前城镇污水厂出水中氨氮执行标准一般为1.5或1.0mg/L，远低于一级A的5（8）mg/L，为了稳定达到排放标准，一般需将生化池出水氨氮控制在0.5 mg/L以下，基本接近化验检测的下限，因此对生化溶解氧要求极高。

2）总氮（硝态氮和亚硝态氮）去除主要在缺氧段，受碳源量和回流比的影响较大。如果溶解氧控制较高，则回流携带的溶解氧增多，破坏缺氧环境，同时造成碳源浪费，减弱脱氮效果。

3）污水厂总氮和氨氮两者矛盾关系的核心点在于溶解氧的控制，尤其是在冬季、雨季期间，氨氮或总氮的出水波动多与溶解氧的控制有关。