6.1.2.1 基本原理

有多种工艺应用于废水处理中，近年来除磷技术总的发展趋势是化学沉淀除磷，尤其是前置和后置化学沉淀应用在逐渐下降，而生物除磷技术的应用在迅速增长。生物除磷技术的推广归因于其诸多优点：节省化学药剂；在厌氧阶段水解、酸化和气化(在厌氧段产生CH₄、CO₂和H₂等气体)，可使污泥产量低并具有良好的脱水性能，无需再消化处理，为此可取消污泥消化池；生物除磷污泥的肥料价值高。

生物除磷的机理目前还没有彻底研究清楚。一般认为，在厌氧条件下，兼性细菌将溶解性BOD₅转化为低分子挥发性有机酸(VFA)。聚磷菌吸收这些VFA或来自原污水的VFA，并将其运送到细胞内，同化成胞内碳源存储物(PHB/PHV)，所需能量来源于聚磷水解以及糖的酵解，维持其在厌氧环境生存，并导致磷酸盐的释放；在好氧条件下，聚磷菌进行有氧呼吸，从污水中大量地吸收磷，其数量大大超出其生理需求，通过PHB的氧化代谢产生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚合磷酸盐的形式存储在细胞内，磷酸盐从污水中得到去除；同时合成新的聚磷菌细胞，产生富磷污泥，将产生的富磷污泥通过剩余污泥的形式排放，从而将磷从系统中除去。聚磷菌(PAO)的作用机理如图6-1所示，NADH和PHB分别表示糖原酵解的还原性产物和聚-β羟基丁酸。聚磷菌以聚-β-羟基丁酸作为其含碳有机物的贮藏物质。反应方程式如下。

(1)聚磷菌摄取磷

C₂H₄O₂+NH₄⁺+O₂+PO₄^3-→C₅H₇NO₂+CO₂+(HPO₃)(聚磷)+OH^-+H₂O

(2)聚磷菌释放磷

C₂H₄O₂+(HPO₃)(聚磷)+H₂O→(C₂H₄O₂)₂(贮存的有机物)+PO₄^3-+3H⁺

图6-1 生物除磷原理

无论是连续流还是序批间歇式生物除磷工艺，其出水很难达到日益严格的排放标准，如我国目前实行的总磷排放标准为0.5mg/L《城镇污水污染物排放标准》(GB18918-2002)中有所放宽，北欧一些排放湖泊的污水厂，其出水含磷的排放标准低至0.2mg/L。因此，这些污水厂采用生物除磷为主与化学除磷或过滤处理为辅相结合的处理工艺。

6.1.2.2生物除磷的影响因素

(1)厌氧/好氧条件的交替引入厌氧条件就加强了聚磷菌的优势选择，结果是相当一部分微生物由这类细菌组成。

(2)硝酸盐和易降解有机物硝酸盐的反硝化作用减少了本应储存在聚磷菌细胞内的易降解有机物，结果使得聚磷菌吸磷作用减弱；同时硝酸盐的存在，抑制了厌氧释磷，进而影响易降解有机物的贮存和好氧段的吸磷，致使除磷效果降低。

(3)污泥龄生物除磷效果取决于排除剩余污泥量的多少，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥多，除磷效果较好。

(4)温度和pH值在10～30℃，都可以取得较好的除磷效果；适宜的pH值范围在6～8。

(5)BOD₅/TP 一般认为，较高的BOD₅/TP除磷效果较好，进行生物除磷的下限是BOD₅/TP=20。有机物的不同对除磷效果也有影响：易降解低分子有机物诱导磷释放的能力较强，高分子难降解有机物诱导磷释放的能力较弱，而厌氧释磷越充分，则好氧段磷摄取量越大。

相关链接：生物除磷基本原理及影响因素

文章来源：《水处理新技术、新工艺与设备》

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