生物除磷

磷是废水的组成部分，在大多数情况下平均约为10毫克/升。在食物和农业废水是有机结合的磷。有机结合的磷来源于人体和食物垃圾，这些固体经过生物分解后转化为正磷酸盐。

生物磷酸盐去除是一项相对较新的技术，可以追溯到20世纪50年代末;直到20世纪70年代，才有了用于实际应用的全面工艺污水深度处理．基于一系列的测试和实验生物除磷， Fuhs和Chen(1975)确定了一种名为不动杆菌(Acineto-bacter)的属负责生物除磷，并假设这些细菌利用底物(厌氧阶段产生的一种挥发性脂肪酸(VFA))在好氧条件下生长和过量吸收磷。然而，这种生物除磷的解释受到了一些使用分子生态学技术的研究人员的挑战(例如，Bond等，1995;Mino et al.， 1998)。然而，从工艺工程的角度认识到，生物除磷的必要条件是过程中存在真正的厌氧相;这一见解帮助开发了世界上几种生物除磷工艺配置。

后来发现，厌氧阶段的主要功能不仅是为聚磷酸盐积累细菌提供VFAs，而且还使这类细菌能够利用磷酸盐作为能量储备来拾取底物(Wentzel et al.， 1986;Arun等人，1987;Smolders等人，1994年;毛雷尔等人，1997;Mino et al.， 1998)。可利用的VFAs使细菌在厌氧条件下利用VFAs作为碳源，并将磷酸盐释放到溶液中，以及随后的好氧阶段缺氧条件下吸收水中的磷酸盐。结果，大量的磷作为污泥从废水中被去除。糖原在无氧条件下也被利用，并在循环的好氧阶段被补充。

不动杆菌只负责部分生物除磷。今天很清楚的是，磷积累生物(PAOs)包括许多异养微生物。然而，并不是所有的嗜酸性细菌都是PAOs，在采用生物除磷工艺的污水处理厂中，这些非PAOs可能会与那些异养PAOs争夺底物，特别是那些低分子脂肪酸，这是磷储存机制所需要的。这种竞争的结果决定了生物除磷工艺的成功。如前所述，厌氧阶段对于引导底物利用向异养PAOs方向发展至关重要。

废水中磷的生物处理或去除依赖于大量细菌的积累，这些细菌能够在细菌细胞内以聚磷酸盐的形式储存磷;聚磷酸盐作为细菌的储存能量，是通过分离挥发性脂肪酸而产生的需氧细菌在厌氧条件下，导致聚(羟基烷酸盐)(PHAs)同时使用糖原。这就要求用于生物除磷的废水必须首先与污泥混合，以创造一个真正的厌氧环境，不受氧和硝酸盐等电子受体的影响。在厌氧环境或厌氧区，进入废水流中的挥发性脂肪酸(可能由发酵形成)可被聚磷积累细菌积累。因此，一个成功的生物除磷工艺的设计依赖于这样一个真实的创造厌氧区；这也将受到流入废水流特性的影响。根据是否存在发酵产生的挥发性脂肪酸，厌氧区或反应器的大小随优势而变化厌氧过程．含有挥发性脂肪酸的废水需要小型反应器;来自无挥发性脂肪酸的好氧过程的传入废水需要更大的反应器，因为厌氧阶段必须基于较慢的发酵过程。图5.2显示了一种基本的原理图生物除磷过程。在这个图中，底物被聚集聚磷酸盐的细菌所吸收，磷酸盐在厌氧阶段被释放到液相中。在好氧阶段，细菌生长并在细胞中积累磷酸盐，从而从废水中去除磷酸盐。通常观察到，为了运行一个成功的生物除磷工艺，重要的是，进入的废水流应该含有正确的平衡的营养物质，碳

图5.2。典型的生物除磷工艺示意图。

来源，pH值;必须仔细考虑食物:微生物比例，水力停留时间，固体保留时间、温度和DO浓度(Mulkerrins等，2004)。除了这种基本的生物除磷工艺外，还有几种化学和生物相结合的除磷工艺。图5.3给出原理图PAOs在有氧和无氧条件下的代谢。

研究表明，一些被称为反硝化的PAOs在积累磷的同时也能完成反硝化。反硝化聚磷细菌生物除磷和脱氮的联合工艺，如UCT(开普敦大学)型工艺已被证实(Kuba等人，1996,1997)。在这些组合过程中，PAOs使用硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体而不是氧气。与之前关于联合过程中不同PAOs参与反硝化和生物除磷的观点相反，现在看来Accumulibacter是联合过程中厌氧和缺氧条件下的反硝化PAOs (Ahn et al.， 2002;Zeng等人，2003)。Zeng et al.(2003)进一步的微生物分析表明，Accumuli-bacter是PAO和反硝化PAO污泥中的优势种。目前生物除磷技术的发展趋势是同步化硝化、反硝化作用，以及除磷工艺，可节省资本和运营成本，并留下更小的环境足迹。

图5.3。PAOs在厌氧和好氧条件下的代谢示意图。

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