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污水处理知识之全面解析聚磷菌的除磷原理及影响因素

2019/04/11

污水处理知识之全面解析聚磷菌的除磷原理及影响因素

污水处理工艺中,生物强化除磷中的聚磷菌利用比较普遍,目前也是生物除磷的主要研究方向,本文详细介绍聚磷菌的除磷原理及影响因素!

一、除磷原理

聚磷菌也叫做摄磷菌、除磷菌,是传统活性污泥工艺中一类特殊的细菌,在好氧状态下能超量地将污水中的磷吸入体内,使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍,这类细菌被广泛地用于生物除磷。

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除磷脱氮

在厌氧条件下,除磷菌能分解体内的聚磷酸盐而产生ATP,并利用ATP将废水中的有机物摄入细胞内,以聚b-羟基丁酸等有机颗粒的形式贮存于细胞内,同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出体外。而好氧条件下,除磷菌利用废水中的BOD5或体内贮存的聚b-羟基丁酸的氧化分解所释放的能量来摄取废水中的磷,一部分磷被用来合成ATP,另外绝大部分的磷则被合成为聚磷酸盐而贮存在细胞体内。

二、影响因素

生物除磷的影响因素包括:温度、pH值、厌氧池DO、厌氧池硝态氮、泥龄、RBCOD含量、糖原。

1)温度

温度对除磷效果的影响不如对生物脱氮过程的影响那么明显,在一定温度范围内,温度变化不是十分大时,生物除磷都能成功运行。试验表明,生物除磷的温度宜大于10℃,因为聚磷菌在低温时生长速度会减慢。

2PH

pH6.58.0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。

3)溶解氧

每毫克分子氧可消耗易生物降解的COD3mg,致使聚磷生物的生长受到抑制,难以达到预计的除磷效果。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。厌氧区的DO控制在0.3mg/l以下,好氧区DO控制在2mg/l以上,方可确保厌氧释磷好氧吸磷的顺利进行。

4)厌氧池硝态氮

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。每毫克硝酸盐氮可消耗易生物降解的COD8.5mg,致使厌氧释磷受到抑制,一般控制在1.5mg/l以下。

5)泥龄

污泥龄越小,除磷效果越佳。这是因为降低污泥龄,可增加剩余污泥的排放量及系统中的除磷量,从而削减二沉池出水中磷的含量。但对于同时除磷脱氮的生物处理工艺而言,为了满足硝化和反硝化细菌的生长要求,污泥龄往往控制得较大,这是除磷效果难以令人满意的原因。

6RBCOD(易降解COD

研究表明,当以乙酸、丙酸和甲酸等易降解碳源作为释磷基质时,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的易降解碳源,聚磷菌才能利用其代谢。

7)糖原

除磷脱氮

糖原是由多个葡萄糖组成的带分枝的大分子多糖,是胞内糖的贮存形式。如上图所示聚磷菌中糖原在好氧环境下形成,储存能量在厌氧环境下代谢形成为PHAs的合成的原料NADH并为聚磷菌代谢提供能量。所以在延迟曝气或者过氧化的情况下,除磷效果会很差,因为过量曝气会在好氧环境下消耗一部分聚磷菌体内的糖原,导致厌氧时形成PHAs的原料NADH的不足。


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