生物除磷工艺.doc

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1、生物除磷工艺磷是生物圈中的重要元素之一，是生命活动的一种必需元素，也是一切生物重要的营养元素。它不仅是生物细胞中的重要组成成分，而且在遗传物质的组成和能量贮存中都是必需的。在大多数情况下，磷循环是一个单向流动过程，磷被利用后，以污水的形式排入水体，是一种不可再生且面临枯竭的重要自然资源。城市污水中的磷主要来源于人类排泄物、食物残渣、工商企业、合成洗涤剂和家用清洗剂、农药和化肥。对其中的磷若不进行处理，则容易引起受纳水体的富营养化。水体富营养化就意味着藻类(主要是蓝藻中的微囊藻属Microcystis、

2、腔球藻属Coelosphaerium和鱼腥藻属Anabaena)的过量增长，其直接后果就是淡水水体发生“水华”，海洋发生“赤潮”，随后藻类死亡，最后造成水体质量恶化和水生态环境的破坏，严重的则将进一步影响人类健康。目前，生物除磷技术有两种作用机理：一类是聚磷菌（Polyphosphateaccumulatingorganisms，PAOs）以O2作为电子受体，在好氧条件下完成吸磷；另一类是反硝化聚磷菌（DenitrifyingPhosphateRemovalBacteria，DPB）以NO3-作为电子

3、受体，在缺氧条件下完成吸磷。两者都在厌氧条件下释磷，并吸收水中挥发性脂肪酸（Volatilefattyacids，VFA），完成磷的代谢循环。1生物除磷原理1.1传统的厌氧-好氧除磷原理在厌氧段，兼性细菌通过发酵作用，将污水中溶解性BOD转化为低分子发酵产物挥发脂肪酸(VFA)。聚磷菌此阶段分解体内的聚磷酸盐产生ATP，并利用ATP将水中的低分子发酵产物等有机物摄入细胞内，以聚-β-羟基丁酸(PHB)、聚-β-羟基链烷酸(PHA)及糖原等有机颗粒的形式贮存于体内，所需的能量来自聚磷酸盐的水解及细胞内糖

4、的酵解，同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸释放到胞外，即厌氧放磷。在好氧段，聚磷菌又可以利用聚-β-羟基丁酸盐氧化分解所释放的能量来摄取污水中的磷，并把所摄取的磷合成聚磷酸盐贮存于细胞内。一般来说，微生物增殖过程中，在好氧环境下所摄取的磷多于厌氧环境中所释放的磷，即好氧聚磷。此原理的本质是通过聚磷菌过量摄取污水中的磷酸盐，以不溶性的聚磷酸盐的形式积累于胞内，通过排放富含磷的废弃污泥来去除污水中的磷。1.2反硝化除磷原理反硝化除磷原理与传统的除磷过程相似，但其在吸磷阶段以硝酸盐取代氧气为电子受体进行缺氧摄

5、磷，同时硝酸盐被还原成氮气而得以去除，达到同时脱氮除磷的目的，实现了“一碳两用”。反硝化除磷机理可以借用PAOs释放和吸收无机磷酸盐的Comeau-Wentzel模式来解释。如图1所示。在厌氧段，乙酸(以乙酸分子形式)通过被动扩散穿过细胞膜。一旦进入到细胞内，即与ATP水解反应耦合，活化成为乙酰辅酶A，同时产生ADP。细胞通过刺激多聚磷酸盐(Poly-Pn)到ATP的再合成，对ATP/ADP比例的降低做出响应。部分乙酰辅酶A经TCA循环被代谢，提供合成PHB所需的还原力(NADH+H+)。其余的乙酰辅

6、酶A被转化为PHB，约有90%的乙酸碳被储存在这种多聚物中。在缺氧段，污水中的无机磷酸盐丰富，而DPB的多聚磷酸盐含量低。因为在缺氧区NOx-是电子受体，所以DPB为了生长，利用储存的PHB作为碳源和能源，通过氧化磷酸化产生ATP，进行无氧呼吸。随着ATP/ADP比例增加，多聚磷酸盐的合成受到激励，因而能够从污水中去除磷酸根和相应的阳离子，在细胞内重新储存多聚磷酸盐。图1反硝化除磷机理2生物除磷工艺传统的生物除磷工艺都是通过厌氧/好氧在时间或空间上不同的排列组合来实现除磷的目的，另外在流程中设置缺氧段

7、，则可在同一工艺中实现同时脱氮除磷。2.1Phostrip侧流生物除磷工艺侧流除磷工艺是将生物除磷与化学除磷相结合的工艺，Phostrip侧流除磷工艺是在常规活性污泥工艺的基础上，在回流污泥过程中增设厌氧磷释放池和化学反应沉淀池将来自常规生物除磷工艺的一部分回流污泥转移到一个厌氧磷释放池，释放池内释放的磷随上层清液流到磷化学反应沉淀池，富磷上层清液中的磷在反应沉淀池内被石灰或其他沉淀剂沉淀，然后进入初沉池或一个单独的絮凝/沉淀池进行固液分离，最终磷以化学沉淀物的形式从系统中去除。其优点是出水总磷浓度低

8、于1mg/L，而且不太受进水BOD的影响。其工艺流程见图2。图2Phostrip侧流生物除磷工艺2.2厌氧/好氧(A/O)生物除磷工艺A/O工艺是最简单的生物除磷工艺，反应池划分为好氧区和厌氧区，进水与回流污泥在厌氧区进水端混合后流经多个反应格串联组成的厌氧区，随后是多个反应格串联组成的好氧区，混合液最后进入二沉池，通过固液分离，污泥从二沉池回流到厌氧区。部分富磷的污泥以废弃污泥的形式从系统中排出，实现磷的去除。其特征是负荷高、泥龄和水力停留时间短。其工