来源：治污者说

今年各地区的异常气候现象造成暴雨等极端天气增加，对雨污合流管网的污水厂造成了极大的工艺冲击，特别是夏季期间的出水总磷波动的问题在多个污水厂频繁出现，而针对总磷超标通常采用的化学药剂除磷保障的工艺调控措施中，各个污水厂的工艺人员潜意识中对化学药剂大量投加到污水厂生化系统中都存在着一定的顾虑，造成工艺操作人员在使用药剂保障出水总磷达标的工艺状况时，有很多畏手畏脚的情况。这一期我们就详细讨论下化学药剂作为应急除磷保障工艺措施。

一、化学除磷对活性污泥微生物的影响机制

     首先来分析下化学除磷对污水厂的活性污泥微生物的影响会在哪里。通常来说在常规的污水厂工艺中，化学除磷通常是作为生物除磷的有效补充，磷的主要去除还是依靠聚磷菌在厌氧和好氧的交替环境中实现的，生物去除的不足的部分，可以通过在预处理段、生化池、深度处理单元的协同作用下进行化学药剂的投加实现磷的达标。

      在这种除磷剂的投加控制方式下，污水厂除磷剂量对微生物基本没有任何影响，科学文献的研究表明PAC、PFS在常规剂量下对活性污泥几乎没有直接毒性——铝和铁进水后迅速形成氢氧化物和磷酸盐沉淀，游离态极少。而铁甚至是微生物必需元素（细胞色素合成）。但是在一些水处理的科学文献里说到除磷剂会有的“抑制作用”，主要是通过下面几个方面对微生物起到了相关的作用：

1.药剂消耗的碱度/pH对系统的影响

投加的除磷剂PAC和PFS均为强酸弱碱盐，在进入到生化池内进行反应时会水解产酸，，水解过程会释放大量H+并消耗系统碱度，理论上PFS的三氯化铁每投1mg约耗碱度0.9mg（CaCO₃计），PAC的铝盐因碱化度高耗碱约低一半，大概在0.45mg（CaCO₃计）。在生化池中，这个消耗的碱度必须和硝化的7.14mg/mg氨氮合并预算，两者消耗碱度的叠加在一定条件下会影响硝化反应，当进水碱度300以上、氨氮不高的厂，常规摩尔比1.3—2.0投加，pH波动小于0.2，对硝化反应影响较小，但是对于进水碱度低于100的厂，大量投加的化学药剂可能就会造成系统硝化因碱度过度消耗的能力下降。

2.长期投加导致的污泥活性改变

大量投加铝盐/铁盐会生成大量的无机沉淀物AlPO4、FePO4、Al(OH)3、Fe(OH)3。化学除磷产生的化学污泥中产生的AlPO₄约3.9 kg/kgP、FePO₄约4.9 kg/kgP，加上水解絮体，总产泥量增加10%—30%。并且更应该注意的是这部分污泥是化学污泥也就是无机污泥，增加的化学污泥量会使MLVSS/MLSS活性成分占比逐步出现下降的趋势，导致单位质量污泥的生物活性出现降低。这期间单纯只是根据MLSS做排泥控制的污水厂需要注意：MLSS上升，生物量并不一定同步上升，单依据MLSS的数值变化进行排泥会把活性生物量越排越少。

3.系统聚磷菌的退化

过度依赖化学除磷的污水厂可能会忽视生物除磷功能的保持，污水厂长期使用化学除磷把水里的磷进行化学反应去除后，厌氧好氧循环里聚磷菌没有可摄取的磷，聚磷菌的生长优势逐渐失去，从实测数据上看，生物除磷能力会出现持续退化的现象，污水厂运维者于是更依赖加药，药越加越多，对聚磷菌的争夺越严重，形成了恶性循环。一些污水厂除磷剂的药量不敢轻易下调的主要原因就是这个。

4、极端过量投加的毒害与物理恶化

前三项所说的药剂是适量投加的情况下会出现的问题，但是当投加除磷剂的剂量远大于系统所需的磷去除量时，也就是极端过量投加的情况，在这种情况下会造成的影响有：

极端过量投加会造成除磷剂铝或铁离子过剩，这些过剩的未水解的游离金属离子会与微生物细胞膜或酶结合，破坏细胞膜通透性并抑制呼吸酶活性，导致微生物内源呼吸受阻、生物毒性显现；

极端过量投加的药剂会进入到活性污泥的微生物系统中，活性污泥的指示性微生物比如钟虫、轮虫等对金属离子和pH变化高度敏感的微型动物会快速减少甚至死亡，导致活性污泥生物相恶化。

极端过量投加会导致污泥絮体过密、变脆，易破碎形成细小微絮体（针状的絮体），随二沉池出水漂出，反而导致出水 SS（悬浮物）和总磷升高；同时PFS过量会使污泥和出水呈黄褐色或发红，影响出水的色度，在GB18918修改单实施以后，色度为瞬时控制指标，因此污水厂必须要对过量药剂投加造成的色度投加进行关注。

二、应急大剂量投加的风险应对措施

污水厂的应急加药是介于正常加药和过量加药之间的药剂量，一般在出水总磷超标的应急情况下，采用应急大剂量加药可能会带来上述的一些风险，还有可能产生的的次生风险是氨氮和SS的超标。

因此污水厂要针对出水总磷超标的情况下进行应急大剂量加药时的风险应对措施有：

1、同步补充碱度：在快速加大PAC/PFS投加量的同时，必须实时监测曝气池/二沉池的pH和碱度。若碱度低于80mg/L （以CaCO3计），需立即同步投加氢氧化钠（NaOH ）或碳酸氢钠（NaHCO3）维持系统pH在7.2–7.8之间。

2、增加多个投加地点：避免将大剂量药剂单一投加在同一地点，可以选择同步除磷和后端除磷位置进行投加，比如在好氧池末端或生物池内（同步除磷）；初沉池进水端（前置除磷）或二沉池出水堰/后置过滤单元前（后置除磷），减少大量化学污泥对原有工艺控制系统的冲击。

阶梯式加药：避免一次性暴增2–3倍剂量，特别是增加到超过实际应去除的总磷所需的药剂量，应按20%–40%的增幅逐步调整，在过程中（二沉池、生化池厌氧区进出口、深度处理）增加取样点实时对加药效果进行监测，并结合实验室的小试确定最佳药量进行投加。

加强剩余污泥排放：大剂量加药期间，无机污泥积累极快，需适当加大排泥量，防止无机沉淀物在系统内长期累积导致生物浓度失效。

三、 应急投加控制逻辑与结论

    PAC和PFS在适量条件下通常能改善污泥絮凝、沉降和除磷，但过量时确实可能影响活性污泥微生物，硝化菌和聚磷菌通常比普通异养菌更敏感。因此在污水厂进行除磷剂投加的现场判断不应以PAC/PFS加了多少L/h为标准，而应根据化学除磷的影响因素制定对应的控制逻辑：

先核实磷形态和出水SS→按有效Al或Fe计算金属/磷摩尔比→烧杯试验确定最低有效剂量→优先后置投加→投加中严控pH、剩余碱度和二沉池固体负荷。

作为应急投加的剂量，通常计算可从金属盐和磷摩尔比到1.5～2.0左右进行计算投加量；如果现场实际投加的剂量已经远远高于这一范围，甚至是接近6～7的比例管理，而且是在生化池内连续投加，就应将其视为明显的高风险运行状态，需要从多方面进行实时监测，特别是密切关注活性污泥系统的微生物状态，而不能只看出水TP是否下降。

从科学理论上来说，PAC/PFS化学除磷对活性污泥微生物系统确实存在影响，但影响不是一加大药量就会马上影响，而主要表现为金属盐对微生物活性、PAOs生物除磷以及硝化功能的抑制，以及长期投加造成的Al/Fe在污泥中的累积和污泥性质改变。对于不同的除磷剂来说，其中PAC需要重点防范过量后对硝化菌和PAOs的影响；而PFS短期相对温和，但长期大剂量同样会抑制PAOs并造成铁累积；因此在实际操作中，短时间应急大剂量的除磷剂投加系统一般是可以接受的；但是连续高剂量，对生化系统的风险明显增加。在这里还要特别强调，没有一个适用于所有污水厂的除磷剂超过XXmg/L就会毒害微生物的统一数值。实验数据只能作为风险参考，实际污水厂必须结合有效Al/Fe浓度、pH、碱度、MLSS、SRT、投加位置、持续时间和污泥排放率进行综合分析后做出适配的判断。