生物除磷的基本原理

生物除磷基本原理目前被研究人员普遍认同的生物除磷理论为：在厌氧／好氧条件下培养出的聚磷微生物，在经过厌氧段的释磷后，能够在好氧段超其生理需要的吸收磷，并将其以聚合磷的形式储存在体内，形成聚磷污泥，并最终通过污泥的排放达到从污水中除磷的目的，其除磷过程的具体表述为如下几个部分：厌氧释磷：在厌氧段，有机物通过微生物的发酵作用产生挥发性脂肪酸(VFAs)，聚磷菌(PAO)通过分解体内的聚磷和糖原产生能量，将VFAs摄入细胞，转化为内贮物，如PHB(聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB),是一种存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类贮藏物,不溶于水,而溶于氯仿,可用尼罗蓝或苏丹黑染色,具有贮藏能量,碳源和降低细胞内渗透压等作用)。其所需的能量来自聚磷酸盐的水解，并将磷以正磷酸盐的形式释放到污水中。好氧吸磷：在好氧段，以PHB形式贮存的的碳源物质氧化，同时释放的能量被聚磷微生物利用从污水中吸收过量的正磷酸盐，以合成新的细胞，形成富磷污泥。生物除磷的影响因素包括：温度、溶解氧、pH值、厌氧区硝态氮、基质类型。（1）温度生物除磷微生物包括嗜冷、嗜热和中温异养微生物，所以温度对于生物除磷的影响不大，在一般水温条件下，生物除磷都可以正常运行。Kang等人的研究表明，在A／O工艺中，当温度在10℃以上时，生物的除磷效果不受温度影响。（2）溶解氧厌氧区要保持较低的溶解氧值以更利于厌氧菌的发酵产酸，进而使聚磷菌更好的释磷，另外，较少的溶解氧更有利予减少易降解有机质的消耗，进而使聚磷菌合成更多的PHB。而在好氧区需要较多的溶解氧，以更利于聚磷菌分解储存的PHB类物质获得能量来吸收污水中的溶解性磷酸盐合成细胞聚磷。（3）pH值在pH在6.5一8.0时，聚磷微生物的含磷量和吸磷率保持稳定，当pH值低于6.5时，吸磷率急剧下降。当pH值突然降低，无论在好氧区还是厌氧区磷的浓度都急剧上升，pH降低的幅度越大释放量越大，这说明pH降低引起的磷释放不是聚磷菌本身对pH变化的生理生化反应，而是一种纯化学的“酸溶”效应，而且pH下降引起的厌氧释放量越大，则好氧吸磷能力越低，这说明pH下降引起的释放是破坏性的，无效的。pH升高时则出现磷的轻微吸收。（4）厌氧区硝态氮厌氧区硝态氮存在消耗有机基质而抑制PAO对磷的释放，从而影响在好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。另一方面，硝态氮的存在会被气单胞菌属利用作为电子受体进行反硝化，从而影响其以发酵中间产物作为电子受体进行发酵产酸，从而抑制PAO的释磷和摄磷能力及PHB的合成能力。（5）基质类型Gerber等研究表明，当以乙酸、丙酸和甲酸等小分子有机酸作为释磷基质时，磷的释放速率较大，其释放速率与基质的浓度无关，仅与活性污泥的浓度和微生物的组成有关，该类基质导致的磷的释放可用零级反应方程式表示。而其他类有机物要被聚磷菌利用，必须转化成此类小分子有机酸。