广州市城市污水中氮磷污染物的生物处理浅析
（广州城市水污染状况——调查报告）
摘要：城市水污染直接关系着城市居民的生活质量。城市污水含有大量的氮、磷及其他无机盐类、有机污染物等。这些污染物大量排入河流、湖泊等地表水，会造成水体严重污染，导致出现水体富营养化现象。广州市每年产生大量城市污水，主要采用生物除磷脱氮活性污泥法（简称A2/O工艺）进行处理，充分利用了微生物的生物化学作用同时去除污水中氮磷等污染物，减少向环境排放有机污染物和氮磷等营养物质。但是，由于处理能力、管理水平等问题，仍然有大量氮磷污染物随城市污水进入水环境，建议通过从源头减少排放、加大城市污水建设投入力度、加强运行管理、采用大型水生植物进行处理等措施进一步减少排放，保护环境。
- 城市污水中氮磷污染物对环境的影响
1.水体富营养化定义
水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。
在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。
水华
2. 水体富营养化机理
生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类。天然水体接纳这些废水后，水中营养物质增多，促使自养型生物旺盛生长，特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加，而其他藻类的种类则逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，蓝藻的大量出现是富营养化的征兆，随着富营养化的发展，最后变为以蓝藻为主。藻类繁殖迅速，生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解，不断消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物分解，不断产生硫化氢等气体，从两个方面使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把大量的氮、磷等营养物质释放入水中，供新的一代藻类等生物利用。因此，富营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正常状态。
- 广州市城市污水氮磷污染的基本情况
- 城市污水氮磷污染物的主要来源
- 广州市城市污水产生情况
即使是经过处理达到排放标准的污水，其中仍还有一定的氮磷污染物，还是会排入到江河湖泊等环境水体中。广州市中心城区人均综合污水产生量在300—400升/日，排在全国前列。
三．广州市城市污水处理现状
广州市城区产生的城市污水主要由广州市污水治理有限责任公司负责处理，该公司是成立于2003年11月的国有独资企业，隶属于广州市水务投资集团有限公司，负责广州市所有污水处理工程建设、运营及资产经营的统一管理。目前，公司在职职工约1300人，管辖广州市中心城区8间污水处理厂、48座泵站。
近几年，公司已先后建设、运营广州中心城区的猎德、大坦沙、沥滘、西朗、大沙地、龙归、竹料、石井八大污水处理系统，总污水处理能力达298万吨/日，运营管理规模在全国同行名列前茅。
1. 大坦沙污水处理厂是广州市第一座大型污水处理厂，坐落于广州西郊大坦沙岛，占地面积25公顷，设计总处理能力55万吨/日，主要处理荔湾区、越秀区河涌的合流污水以及白云区石井河、新市涌和景泰涌的污水。主要采用生物除磷脱氮活性污泥法（简称A2/O工艺）。
2. 猎德污水处理厂是广州市第二座大型城市污水处理厂，位于天河区猎德村以东、华南大桥珠江北岸，占地面积39公顷,设计总处理能力120万吨/日，纳污范围覆盖珠江前航道以北的大部分市中心区，包括西濠涌、沿江自排系统、东濠涌、二沙岛及天河区的一部分，服务面积141.5平方公里，服务人口约213万人。采用 AB两段吸附降解生物处理工艺和改良A2/O工艺等。
3. 沥滘污水处理厂位于广州市海珠区南洲路，占地面积14.5公顷,设计总处理能力为50万吨/日，负责处理海珠区、长洲岛和大学城的污水，服务面积125平方公里，服务人口约135万人。采用A2/O工艺。
4. 西朗污水处理厂位于荔湾区芳村西朗，设计总处理能力32万吨/日，负责处理芳村地区和海珠区洪德片区的生活污水。厂区总占地面积31.2公顷，一期占地11.3公顷，服务面积54.5平方公里，服务人口约59.1万人。目前处理能力为20万吨/日，建成厂外配套提升泵站6座。采用改良A2/O工艺。尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放》（GB18918-2002)一级B标准。
5. 大沙地污水处理厂位于黄埔区文涌船厂以西、黄埔东路以南，规划总规模按45～50万吨/日设计，负责处理科学城、深涌、乌涌、珠江涌、文涌等流域的污水，服务面积为107平方公里，服务人口66.19万人。目前污水处理能力为20万吨/日，建成厂外配套提升泵站2座。采用改良A2/O工艺，尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）二级标准。
6. 石井污水处理厂位于白云区石井镇旧广花路以西，石马村和大朗村交界处，占地面积21.84公顷，规划总处理能力30万吨/日。服务范围包括黄石路以北的石井和新市地区以及流溪河以北神山镇、江高镇江高涌以西范围（包括石井、云新、神山、江高工业园），总面积159平方公里，服务人口约40.89万人。采用改良A2/O工艺，处理后尾水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）一级A标准。
7.龙归污水处理厂位于白云区新机场高速公路东侧、白海面北侧，总设计规模为日处理污水14万吨，负责处理白云区人和镇、龙归镇和太和镇西侧的生活污水，服务面积143.7平方公里，服务人口约30万人。 采用改良A2/O工艺，尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级A标准。
8.竹料污水处理厂位于白云区龙和南路东侧、白沙水以北，总设计规模为日处理污水6万吨，负责处理白云区钟落潭镇、竹料镇和良田镇西侧的生活污水，服务面积112.3平方公里，服务人口约14万人。采用改良A2/O工艺，尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级A标准。
综合上述可知，广州市城市污水处理系统主要采用生物除磷脱氮活性污泥法（简称A2/O工艺），以达到去除水中有机污染物的同时脱氮除磷的目的。处理过程中充分利用了微生物的生物化学作用同时去除污水中氮磷等污染物，减少向环境排放有机污染物和氮磷等营养物质。
四．A2/O工艺简介（生物脱氮除磷的基本原理）
A2/O工艺亦称A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（生物脱氮除磷）。按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称。
A2/O工艺是流程最简单，应用最广泛的生物脱氮除磷工艺。污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成小分子有机物。回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌主动吸收小分子有机物，并在体内储存。进入缺氧区，反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解有机物外，主要分解体内储存的小分子有机物产生能量供自身生长繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。
本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。而且在厌氧-缺氧-好养交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。
该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高。
本工艺具有如下特点：
（1）本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。
（2）在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，降低污泥膨胀所带来的影响，SVI值一般均小于100 。
（3）污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效 。
（4）运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低 。
例：广州市西朗污水处理厂的处理效果见表1.
由表1可知,改良A2 /O 工艺对碳、氮、磷达到了较好的同步去除效果,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级B标准。
五．进一步减轻城市污水氮磷污染的建议
1. 从源头减少排放
城市污水中氮磷污染物的主要来源是合成洗涤剂、化肥和农药广泛使用，以及化粪池污水、餐厨废水等，要减轻乃至消除水体富营养化现象，首要措施是从源头减少排放。到目前为止，洗涤剂的低磷、无磷化措施的实施取得了相当显著的成效，但是由于种类繁多，使用量不断增大，使得通过合成洗涤剂排放的磷化物总量不小。
同时，广州市中心城区人均综合污水产生量排在全国前列，导致城市污水产生量巨大，污水处理负担重，使得大量氮磷污染物随着已经处理或未经处理的城市污水进入环境。因此，减少合成洗涤剂的使用量，节约用水，是从源头减少氮磷污染物排放的主要措施。
- 加大投入，提高污水处理率
- 加强管理，保证污水处理效果
4. 推广采用大型水生植物的生物治理方法
利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法，通过采用大型水生植物污水处理系统净化富营养化的水体。大型水生植物包括凤眼莲、芦苇、狭叶香蒲、加拿大海罗地、多穗尾藻、丽藻、破铜钱等许多种类，可根据不同的气候条件和污染物的性质进行适宜的选栽。水生植物净化水体的特点是以大型水生植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，净化污水。经过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮颗粒，同时对重金属分子也有降解效果。水生植物一般生长快，收割后经处理可作为燃料、饲料，或经发酵产生沼气。这是目前国内外治理湖泊水体富营养化的重要措施。
参考文献：
1.http://baike.baidu.com/view/269995.htm
2.王振东. 城市污水脱氮除磷技术的研究进展.中国环境保护优秀论文集，2005：1056～1059
3.常望霓, 杨华南. 城市污水脱氮除磷方法探讨.环境保护，2000， (11)：19～20