污水生物除磷

污水生物除磷主要是利用聚磷菌（屬於不動桿菌屬、氣單胞菌屬和假單胞菌屬等）在厭氧條件下釋放磷和在好氧條件下蓄積磷的作用。污水除磷包括兩個必要的過程，首先將污水中溶解性含磷物質轉化成不溶性顆粒形態，然後通過將顆粒固體去除從而達到污水除磷的目的。

基本介紹

• 中文名：污水生物除磷
• 外文名：sewage biological phosphorus removal
• 作用菌體：聚磷菌
• 影響因素：溫度、污泥齡等
• 磷酸鹽來源：排泄物、廢棄物和工業廢水等
• 磷的種類：溶解態磷和顆粒態磷

簡介

城市污水中磷酸鹽按物理特性可以劃分為溶解態磷和顆粒態磷，按化學特性可以劃分為正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機磷酸鹽。城市污水中磷酸鹽的主要來源為人類活動的排泄物、廢棄物和工業廢水。污水除磷包括兩個必要的過程，首先將污水中溶解性含磷物質轉化成不溶性顆粒形態，然後通過將顆粒固體去除從而達到污水除磷的目的。能夠結合磷酸鹽實現除磷的固體包括難溶性金屬磷酸鹽化學沉澱物和富磷的生物固體。根據產生固體顆粒的不同，除磷技術分為化學除磷和生物除磷。

機理

污水生物除磷主要是利用聚磷菌（屬於不動桿菌屬、氣單胞菌屬和假單胞菌屬等）在厭氧條件下釋放磷和在好氧條件下蓄積磷的作用。根據Holmers提出的活性污泥化學組成經驗式C₁₁₈H₁₇₀O₅₁N₁₇P和Sherrard提出的經驗式C₆₀H₈₇O₂₃N₁₂P估算，磷在活性污泥中的含量為2%左右，但在厭氧—好氧活性污泥中，污泥含磷量達3%~8%。

從生物學角度對聚磷菌過量吸收磷的解釋如下：在厭氧條件下，聚磷菌在分解體內聚磷酸鹽的同時產生三磷酸腺苷（ATP），聚磷菌利用ATP以主動運輸方式將細胞外的有機物攝入細胞內，以聚β—羥基丁酸（PHB）及糖原等有機顆粒的形式儲存在細胞內。聚磷菌在厭氧條件下釋放出的磷是ATP的水解產物，反應式如下：

應當說明，這裡所謂的厭氧條件是指既無分子氧也無氮氧化物氧（NO_X），以區別於只無分子氧的缺氧條件。在好氧條件下，儲存有有機物的聚磷菌在有溶解氧和氧化氮的條件下進行有機物代謝，同時產生大量的ATP，產生的ATP大部分供給細菌合成和維持生命活動，一部分則用於合成磷酸鹽蓄積在細菌細胞內。上述釋放和過量吸收磷的過程，可通過《圖1：聚磷菌釋放和吸收磷的代謝過程》形象地描述。圖中ΔE_a為主動運輸能量，ΔE_m為維持生命活動的能量，ΔE_s為合成能量，ΔE_p為合成聚合磷的能量。

圖1：聚磷菌釋放和吸收磷的代謝過程

影響因素

影響污水生物除磷的因素有：

（1）厭氧/好氧條件的交替

生物除磷要求創造適合聚磷菌生長的環境，從而使聚磷菌群體增殖。在工藝上可設定厭氧、好氧交替的環境條件，使聚磷菌獲得選擇性增長。聚磷菌在厭氧段大量吸收水中揮發性脂肪酸（VFAs），並在體內轉化為聚β—羥基丁酸，聚磷菌進入好氧段後就無需同其他異養菌爭奪水中殘留的有機物，從而成為優勢群體。在好氧反應池中，聚磷菌一方面進行磷的吸收和聚磷的合成，以聚磷的形式在細胞記憶體儲磷酸鹽，以聚磷酸高能鍵的形式捕積存儲能量，將磷酸鹽從液相中去除，另一方面合成新的聚磷菌細胞和存儲細胞內糖，產生富磷污泥。

（2）硝酸鹽

硝酸鹽在厭氧階段存在時，反硝化細菌與聚磷菌競爭優先利用底物中甲酸、乙酸、丙酸等低分子有機酸，聚磷菌處於劣勢，抑制了聚磷菌的磷釋放。只有在污水中聚磷菌所需的低分子脂肪酸量足夠時，硝酸鹽的存在才可能不會影響除磷效果。

（3）pH與鹼度

污水生物除磷好氧池的適宜pH為6~8。污水中保持一定的鹼度具有緩衝作用，可使pH維持穩定，為使好氧池的pH維持在中性附近，池中剩餘總鹼度宜大於70mg/L。

（4）BOD₅/TP

聚磷菌厭氧釋磷時，伴隨著吸收易降解有機物貯存於菌體內，若BOD₅/TP比值過低，影響聚磷菌在釋磷時不能很好地吸收和貯存易降解有機物，從而影響其好氧吸磷，使除磷效果下降。

（5）污泥齡

生物除磷主要是通過排除剩餘污泥來實現的，因此剩餘污泥的多少會對除磷效果產生影響，污泥齡短的系統產生的剩餘污泥較多，可以取得較高的除磷效果。

（6）溫度

溫度在10~30℃，都可以取得較好的除磷效果。