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為防止下游水體富營養化，國家提高了城鎮污水處理廠氮、磷排放標準，其中控制排放水體內磷含量尤為重要，但當前在水質和工藝限制下除磷效率偏低且穩定性較差。為保證出水水質達標而采用化學輔助除磷工藝，多為在系統內投加以鋁鹽和鐵鹽為主的化學污水除磷劑。在實際運行中，污水除磷劑的投加會導致系統污泥量增加，且產生的化學污泥得不到有效處理會造成生物系統破壞。

1工程概況

石家莊市橋東污水處理廠處理規模為50×104m3/d，采用A2O和微絮凝過濾深度處理工藝，出水水質執行一級A標準。深度處理單元化學除磷采用液態污水除磷劑聚合氯化鋁(PAC)和有機高分子聚丙烯酰胺(PAM)復配投加，PAC中Al2O3含量不低于10%，投加率為12mg/L。PAC和PAM投加后均采用機械攪拌混合，產生的化學污泥未經沉淀處理而直接排放至前端二級處理系統———二沉池，在二沉池沉淀后大部分通過外回流系統回流至生物池。2012年初深度處理各工藝單元陸續投入試運行，7月份鏡檢顯示生物池內微生物種群結構發生變化、微生物數量急劇降低、污泥濃度(MLSS)升高、污泥指數(SVI)變差;二沉池池面大量松散污泥上浮;反硝化生物濾池池面氣泡大幅減少，反沖洗周期大大縮短，較終出水水質很標。工藝流程見圖1。

2成因及影響因素

2.1污泥濃度(MLSS)

該廠深度處理工藝未投入運行時生物池內MLSS為3．5～4．5g/L，深度處理投運半年后逐步增至6～7g/L。化學除磷較終只能通過排泥實現，化學污水除磷劑的投加勢必增加污泥產量。投加化學污水除磷劑后沉淀過程中各組分將處于一個平衡范圍，并會生成氫氧化鋁沉淀而增加污泥產量。Schmidtke估測在使用鋁鹽作為化學污水除磷劑時，若出水磷達到1mg/L，污泥總量將增加35%。

2.2微生物結構

活性污泥處理系統內微生物生態結構決定著處理效果。后生動物輪蟲的存在及數量多標志著生物處理系統運行良好。隨著化學污泥進入生物系統，活性污泥微生態結構逐步發生變化，鏡檢顯示微生物種類和數量逐步減少，作為污泥絮體骨架的絲狀菌及標志性后生動物輪蟲也大為減少。

2.3微生物活性

隨著反應器內MLSS增加，活性污泥顏色逐步變淺，調節DO值也收效甚微。在生物池末端取新鮮活性污泥，迅速曝氣使其內部溶解氧值達到或接近飽和，之后停止曝氣并將便攜式溶解氧測定儀探頭置于反應器內，待溶解氧值顯示穩定則開始計數，之后每隔20s記錄一次反應器內溶解氧值，測定結果見圖2。結果顯示，隨著化學污泥進入生物系統，同時段內溶解氧值降低速率逐步變緩，表明活性污泥內微生物活性逐步降低。

化學污泥中Al3+等鹽分在反應器內達到一定濃度會對內部生物活性造成抑制性影響。主要表現在抑制生物活性和生長，較為明顯的是影響微生物的捕食，因而微生物必須聚集在一起通過調節分泌胞外多聚物方可抵御鹽類毒害并增加其捕食能力。但隨著系統內鹽類濃度增高，微生物活性會逐步降低，較終導致其數量漸少直至消亡。同時反應器內鹽類的增加會導致碳磷比例失調，水體生物性能遭到破壞。

2.4污泥指數(SVI)

良好的生物處理系統內活性污泥顆粒較大，菌膠團呈不規則封閉狀，內部存有大量絲狀菌，注入化學污泥的活性污泥內菌膠團緊密程度升高，絲狀菌數量大幅減少，導致微生物不能再以絲狀菌作為骨架而只能附著在系統內微生物殘體上;同時化學污泥的注入增加了池內無機組分，無機鹽類的物理性質使系統變為分散性很高的溶液，高分散性降低了污泥內懸浮顆粒的沉降性;且鹽類的存在會導致水體密度升高，既增加了水體浮力，也會降低污泥的沉降性能。

2.5VSS/SS值

化驗數據顯示系統內VSS/SS值(0．48)較未注入化學污泥時(0．625)降低15%。該廠二級處理產干污泥量(含水率為80%)約600t，深度處理PAC投加量為8～10mg/L，深度處理區產污泥量為19200m3/d，物化污泥濃度約為1．8g/L，污泥量(含水率為80%)約為170t/d，物化污泥同生化污泥產量比為1∶3.5，假設物化污泥內無機組分占80%，則隨化學污泥逐步注入污泥內無機組分逐步增加，較終生物系統內部各組分達到平衡。

2.6反硝化效果

反硝化生物濾池產生的氣泡大幅減少，池內濾料堵塞率升高，出水色度逐步增加，反沖洗時間由原來的間隔20h縮短為8～10h。侯艷玲等研究表明在活性污泥生物系統內投加鋁鹽對污泥活性的抑制作用明顯，且該抑制作用受污泥成分及菌群特征差異影響較小。同時鋁鹽對亞硝化細菌活性的抑制作用強于對異養菌的抑制作用，而對硝化細菌活性的抑制作用則相對較弱。該抑制表現為系統內含氮有機物的亞硝化和硝化過程受到影響，導致進入反硝化生物濾池水體硝態氮含量增加，即增加了反應器內水力負荷。隨著硝態氮的逐步積累影響了反硝化效果，表現為反沖洗頻率上升，N2生成量減少，出水色度增加。

3問題的解決

①輔助沉降。可于初沉池和生物池末端投加鋁鹽等混凝劑以改善生物系統內污泥的沉降性能，實現化學污泥在二沉池內有效沉降。

②污泥置換。結合生化系統內泥齡周期排泥，前期加大二沉池排泥量，后期則減少排泥量，實現通過調整排泥方式，加大系統內新鮮活性污泥成分，降低系統內化學污泥所占比例，提高系統內VSS/SS比值，增強系統生物活性，保證處理效率。

③合理處置。若條件允許則可將化學污泥單獨處理;或改變化學污泥回流至生物系統注入點，如將注入口置于總進水口或初沉池前端等部位，通過增加易于處理初沉池污泥量以實現大部分磷在初沉池內排除，降低活性污泥混合液內磷含量，改善生物池內工況。

橋東污水處理廠將化學污泥回流排放點改至初沉池進水端以增加初沉池污泥含磷量，并在生物池出水口投加化學助凝劑以改善二沉池污泥沉降性能，同時保證剩余污泥處理率，通過以上措施實現了生物池內MLSS逐步下降，微生物種群和數量逐步增加，后期運行中結合生物池內活性污泥污泥齡調整排泥方式，實現了穩定運行。