生物除磷機(jī)理及影響因素！
人為產(chǎn)生過量的生物除磷過程，達(dá)到可控的除磷效果，是污水生物除磷的原理。利用聚磷菌的作用，建立厭氧和好氧交替的紐帶，實(shí)現(xiàn)生物除磷。
1.聚磷菌的除磷機(jī)理
聚磷菌又稱攝磷菌，是傳統(tǒng)活性污泥工藝中的一類特殊細(xì)菌。它能在有氧條件下將污水中過量的磷吸收到體內(nèi)，使普通細(xì)菌所含的磷比普通細(xì)菌高出數(shù)倍，因此被廣泛用于生物除磷。
1)厭氧條件下的磷釋放
兼性細(xì)菌可以在沒有溶解氧和硝態(tài)氮的情況下，通過發(fā)酵將可溶性BOD5轉(zhuǎn)化為低分子揮發(fā)性有機(jī)酸VFA。聚磷菌從原污水吸收這些發(fā)酵產(chǎn)物或VFA，轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)，同化為細(xì)胞內(nèi)的碳儲(chǔ)能物質(zhì)PHB。所需的能力來自于多磷酸鹽的水解和細(xì)胞內(nèi)糖的糖酵解，從而釋放出磷酸鹽。
2)有氧條件下的磷吸收
在好氧條件下，聚磷菌的活性得到恢復(fù)，超過生長(zhǎng)要求的磷以聚磷的形式儲(chǔ)存起來。PHB的氧化代謝產(chǎn)生能量，用于磷的吸收和聚磷合成。能量以聚磷高能鍵的形式儲(chǔ)存，然后從水中去除磷酸鹽。
3)富磷污泥排放
富磷污泥以剩余污泥的形式排出，從而去除磷。就能量而言，在厭氧條件下，聚磷菌釋放磷獲得吸能廢水中的溶解性有機(jī)物，在好氧條件下降解吸收溶解性有機(jī)物獲得吸能磷。
聚磷菌除磷的關(guān)鍵在于厭氧區(qū)的設(shè)置。在短期厭氧條件下，聚磷菌因其對(duì)低分子基質(zhì)的吸收和對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物的快速同化儲(chǔ)存，在除磷能力上具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
這樣，能夠大量吸收磷的聚磷菌就可以在處理系統(tǒng)中選擇性增殖，通過去除磷含量高的殘?jiān)鼇磉_(dá)到除磷的目的。選擇性增殖的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以抑制絲狀菌的增殖，避開沉降性差的污泥，所以厭氧/好氧生物除磷工藝一般不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。
二、聚磷菌代謝的影響因素分析
在厭氧條件下，生物除磷法是通過聚磷菌釋放磷，在好氧條件下過量攝入。通過富磷剩余污泥的除磷處理，影響聚磷菌代謝的因素有:溫度、pH、厭氧池DO、厭氧池硝態(tài)氮、污泥齡、CP比、RBCOD含量、糖原、HRT等。
1)溫度
在生物脫氮過程中，溫度對(duì)除磷的影響不如溫度明顯。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度變化不大時(shí)，生物除磷也能成功。結(jié)果表明，在低溫下，生物除磷劑的除磷溫度應(yīng)大于10℃，因?yàn)榧?xì)菌的生長(zhǎng)速度會(huì)變慢。
2)pH值
當(dāng)PH值為6.5-8.0時(shí)，微生物聚磷量和聚磷速率保持穩(wěn)定，而當(dāng)pH值低于6.5時(shí)，聚磷速率急劇下降。當(dāng)pH突然下降時(shí)，好氧區(qū)和厭氧區(qū)的磷濃度都急劇上升，pH下降越大，磷的釋放越大，說明PH下降引起的磷的釋放不是聚磷菌對(duì)PH變化的生理生化反應(yīng)，而是純粹的化學(xué)“酸溶”作用，而PH下降引起的厭氧釋放越大，PH吸收越小，說明PH下降引起的釋放越小，效果越差。當(dāng)pH值升高時(shí)，磷被輕微吸收。
3)溶解氧
分子氧每毫克可消耗1.14毫克可生物降解的COD，阻礙了富磷生物的生長(zhǎng)，難以達(dá)到預(yù)期的除磷效果。厭氧條件下保持較低的溶解氧含量，有利于厭氧菌發(fā)酵產(chǎn)酸，使聚磷菌更好地釋放磷。此外，較少的溶解氧有利于減少易降解有機(jī)物的消耗，使聚磷菌合成更多的PHB。
但在好氧條件下，需要更多的溶解氧才能使聚磷菌分解儲(chǔ)存PHB物質(zhì)產(chǎn)生能量，從而吸收污水中溶解的磷酸鹽合成細(xì)胞聚磷。只有厭氧釋放區(qū)DO控制在0.3mg/l以下，好氧釋放區(qū)DO控制在2mg/l以上，好氧釋放區(qū)才能順利運(yùn)行。
4)厭氧池中的硝酸鹽氮
厭氧環(huán)境中的硝態(tài)氮能在一定程度上抑制PAO的釋放，從而影響聚磷菌在好氧條件下對(duì)磷的吸收。硝態(tài)氮的存在會(huì)被氣單胞菌作為電子受體產(chǎn)生反硝化作用，影響以發(fā)酵中間物為電子受體的PAO的能力和PHB的合成能力。硝酸鹽每毫克可消耗2。86mg可生物降解COD導(dǎo)致厭氧釋磷受到抑制，一般控制在1.5 mg/L以內(nèi)
5)泥齡
由于生物除磷系統(tǒng)主要是通過排出污泥來實(shí)現(xiàn)除磷，所以污泥量決定了除磷系統(tǒng)的效果，而污泥齡直接影響剩余污泥的排出和污泥對(duì)磷的吸收。污泥齡越年輕，除磷效果越好。降低泥齡可以增加系統(tǒng)剩余污泥的排放量和除磷量，從而降低二沉池出水中的磷含量。但在生物處理中，能同時(shí)除磷脫氮的/[K32/]，對(duì)硝化反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)要求較高，污泥齡往往控制較大，導(dǎo)致除磷效果不理想。對(duì)于一般的生物處理除磷系統(tǒng)，泥齡應(yīng)控制在3.5~7天。
6)化學(xué)需氧量/總磷
在廢水生物除磷過程中，厭氧階段有機(jī)底物的種類和含量、微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求以及污水中磷的比例是影響除磷效果的重要因素。不同基質(zhì)有機(jī)質(zhì)中磷的厭氧釋放和好氧吸收效果不同。低分子量可降解有機(jī)化合物(如揮發(fā)性脂肪酸等。)容易被聚磷菌利用。其體內(nèi)儲(chǔ)存的多聚磷酸鹽分解會(huì)釋放出更多的磷，誘導(dǎo)磷釋放的能力更強(qiáng)，而高分子量難降解有機(jī)物導(dǎo)致聚磷菌釋放更差的磷。厭氧期釋磷越充分，好氧期吸磷量越大；另外，聚磷菌在厭氧階段釋放磷產(chǎn)生的能量主要用于吸收低分子有機(jī)基質(zhì)，作為厭氧生存的基礎(chǔ)。因此，進(jìn)水中是否含有足夠的有機(jī)物是影響聚磷菌能否在厭氧環(huán)境中順利存活的重要因素。一般認(rèn)為進(jìn)水中COD/TP應(yīng)大于15，以保證聚磷菌有足夠的底物，達(dá)到理想的除磷效果。
7)RBCOD(易降解COD)
結(jié)果表明，以乙酸、丙酸、甲酸等可降解碳源為釋磷底物時(shí)，磷的釋放速率相對(duì)較高，且磷的釋放速率與底物濃度無關(guān)，僅與活性污泥濃度和微生物組成有關(guān)。該底物引起的磷釋放可用零級(jí)反應(yīng)方程式表示。但是為了被聚磷菌利用，這些小分子必須轉(zhuǎn)化為可降解的碳源，這樣聚磷菌才能利用它們的代謝。
8)糖原
糖原是由許多葡萄糖組成的分支大分子多糖，以細(xì)胞內(nèi)糖的形式儲(chǔ)存。上述聚磷菌中的糖原在有氧環(huán)境下形成，在無氧環(huán)境下儲(chǔ)存能量形成PHAs的合成原料NADH，為聚磷菌的代謝提供能量。因此，對(duì)于延遲曝氣或過氧化，除磷效果會(huì)很差，因?yàn)檫^度曝氣會(huì)在好氧條件下消耗聚磷菌的部分糖原，導(dǎo)致厭氧條件下作為PHA生成原料的NADH不足。
9)HRT
城市污水生物脫氮除磷系統(tǒng)的總磷釋放和總磷吸收分別需要1.5~2.5小時(shí)和2.0~3.0小時(shí)?？傊?，磷釋放的過程似乎更重要。所以我們更關(guān)注污水在厭氧段的停留時(shí)間。厭氧段的HRT過短，不能保證磷的有效釋放，而污泥中的兼性酸化菌不能將污水中的大分子有機(jī)物充分分解為低級(jí)脂肪酸，可以使聚磷菌吸收，也會(huì)影響磷的釋放。但是HRT太長(zhǎng)，沒必要。這樣會(huì)增加資金投入和運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些副作用?？傊?，磷釋放和磷吸收是兩個(gè)相互聯(lián)系的過程。聚磷菌只有在厭氧能力充足的情況下才能很好的吸收好氧，聚磷菌只有在厭氧能力充足的情況下才能很好的釋放磷，從而形成良性循環(huán)。在實(shí)際運(yùn)行中，我廠得到的數(shù)據(jù)是:1小時(shí)厭氧段的HRT值為15~1小時(shí)45分鐘，而2小時(shí)~3小時(shí)10分鐘好氧段的HRT值更合適。
10)回流速度(r)
對(duì)于A/O工藝，保證磷的釋放非常重要。是為了使系統(tǒng)污泥在曝氣池中攜帶足夠的溶解氧進(jìn)入二沉池，以防止污泥在二沉池中因厭氧而釋放磷。但如果A/O系統(tǒng)不能快速排出污泥，二沉池內(nèi)的泥層就會(huì)過厚，DO再高，污泥在無氧的情況下也不會(huì)釋放磷。因此，A/O
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