废水生物除磷技术

废水生物除磷技术

——苏州科技大学生物技术1212班王森1220212201 摘要：本文介绍了一些废水生物除磷技术工艺，主要是对PAO和DPB两大类废水生物除磷工艺技术的作用机理和代表工艺技术做一个简要综述。

关键词：废水生物除磷，PAO，DPB

随着工农业生产增长，人口剧增，含磷洗涤剂和农药化肥大量使用，水体中的磷盐日益增加。虽然氮磷同为水体生物的重要营养物质，但是藻类等水生生物对磷更敏感，所以水体富营养化的最主要影响元素在于磷。到目前为止，国内外普遍采用的除磷方法主要有化学除磷法和生物除磷法，以及化学和生物除磷相结合的生化除磷法。化学法的运行费用较高，且产生的污泥量大。所以人们对生物除磷技术充满着兴趣。

下面将介绍几种废水生物除磷技术。

1、传统的聚合磷酸盐累积微生物（PAO）除磷工艺

1.1、作用机理

传统的除磷工艺是在厌氧\好氧交替运行的条件下达到除磷效果。

在厌氧条件下，兼性细菌通过发酵作用将溶解性BOD转化为低分子有机物，聚磷菌分解细胞的聚磷酸盐同时产生ATP 并利用ATP 将废水中的低分子有机物，如挥发性脂肪酸（VFA）摄入细胞内，以PHB（聚-β羟基丁酸盐）及糖原等有机颗粒的形式存在于细胞中，同时将聚磷酸盐分解所产生的磷酸排出细胞外。而在好氧条件下，聚磷菌以氧气作为电子受体，利用PHB代谢释放的能量，从污水中吸收超过其生长所需要的磷并以聚磷酸盐的形式贮存起来，并产生新的细胞物质。普通细菌体内含有磷量只有2%左右，而聚磷菌在好氧条件下，因超量吸磷使其体内含磷量超过10%，有时甚至高达30%。然后系统通过排泥方式将被细菌过量吸收的磷随剩余污泥排出系统，从而达到高效除磷的目的。

1.2、代表工艺技术

1.2.1、A/O工艺与A2/O工艺

A/O工艺是美国与20世纪70年代在研究活性污泥膨胀问题时开发出的生物除磷工艺，这是目前最为简单的生物除磷手段。原污水或经过预处理的水与回流污泥在厌氧池中进行混合，然后进入好氧池，最后在二沉池进行沉淀分离，出水、污泥的回流和排出，这种工艺要求没有硝化反应。一般来说，当厌氧区和好氧区的水力停留时间分别为0.5 ~ l h和l ~ 3 h时，便可获得较好的除磷和除有机物效果。此工艺流程的优点在于工艺流程简单，不需要投加化学药品，建设费用和运行费用均较低。存在的问题是脱磷效果决定于剩余污泥排放量，在二沉池中还难免有磷的释放。

A2/O工艺，一般是在A/O工艺的基础上，于厌氧池与好氧池之间增加一个缺氧池，并使好氧区中混合液回流至缺氧区使之反硝化脱氮。在厌氧、缺氧、好氧3个不同的环境条件下，不同功能的微生物菌群的有机配合协作是A2/O工艺流程的主要特点，它可以同时达到去除有机物、脱氮和除磷的目的。此工艺具有抗冲击负荷能力强、水力停留时间长、运行稳定的特点。但除磷效果因污泥龄和回流污泥中挟带的溶解氧和硝酸盐氮受到抑制的原因，去除率不可能很高，但比A/O工艺的除磷率有明显提升。

1.2.2、Bardenpho工艺与Phoredox工艺

南非的Barnard 在他首创的Bardenpho 脱氮工艺中发现当反硝化彻底时也

有很好的除磷效果。该方法具有串行的两组缺氧池和好氧池的组合，每组独立设有混合液回流，进水和回流污泥直接流入第一缺氧池中，最后经二沉池出水。该工艺在以生活污水为进水的试验中，脱氮率为90%~95%。这种工艺在南非、美国及加拿大被广泛应用。

Phoredox工艺是Barnard为了提高除磷效果而对Bardenpho工艺做的一个改进。在第一缺氧池前加了一个厌氧池，原污水或初沉池出水与回流污泥在厌氧池混合发酵。接下来是两组硝化和反硝化池。在第一个缺氧池进行反硝化使硝态氮还原为氮气，去除BOD，氨氮氧化和磷的吸收都是在第一个好氧池中完成。第二缺氧池则提供了足够的停留时间，通过混合液的内源呼吸进一步去除残余的硝态氮。第二好氧池则是提供短暂的混合液曝气，防止二沉池出现厌氧状态。在两组池内完成了彻底的反硝化作用后，使得回流污泥中不存有硝酸盐和亚硝酸盐。这种工艺特别适应于低负荷污水厂的生物除磷脱氮。

1.2.3、UCT工艺

在研究中发现在Phoredox流程中，污泥直接回流到厌氧区很难保证不带硝酸根离子，这对厌氧区带来不利影响。为保证厌氧区真正厌氧，他们建议改污泥回流到缺氧区，然后再由缺氧区将混合液回流到厌氧区，从而产生了UCT 流程。后来由于实际问题改良，将缺氧区一分为二，第一个缺氧池从二沉池得到回流污泥，然后由该反应池将污泥回流到厌氧池，污泥量比值为0.l。第二个缺氧池则从曝气池得到回流混合液。目前这两种UCT工艺流程均有广泛应用。

2、兼性厌氧反硝化除磷细菌（DPB）除磷工艺

2.1、作用机理

兼性厌氧反硝化除磷细菌（DPB）可利用氧气或硝酸根离子作为电子受体，基于体内的聚-β羟基丁酸盐（PHB）和糖原等的生物代谢原理与传统的A / O法中PAO极为相似。在厌氧阶段，可溶解性BOD被降解为低分子有机物，被DPB 迅速吸收之后大量繁殖，同时水解细胞内的聚合磷酸盐将产生的无机磷酸盐排出细胞外。利用此过程产生的ATP 、DPB合成大量的PHB贮存体内；而在缺氧阶段，DPB以硝酸根离子作为氧化PHB的电子受体，利用降解PHB产生的ATP 大部分供给DPB细菌合成（包括糖原的合成）和维持生命活动，一部分则用于过量摄取水中无机磷酸盐并以聚合磷酸盐的形式储存于细胞体内。同时硝酸根离子被还原为氮气。如此在厌氧、缺氧交替运行条件下，即可实现DPB反硝化效果。研究表明，创造厌氧缺氧交替的环境就可筛选出以硝酸根离子作为电子受体的DPB当微生物依次经过厌氧、缺氧和好氧3个阶段后约占50%的聚磷菌既能利用氧气又能利用硝酸根离子作为电子受体来吸收磷，而剩余的微生物仅能利用氧气作为电子受体。即DPB的除磷效果相当于总聚磷菌的50%左右。这一结果表明，除了氧气可作为电子受体外，硝酸根离子也可以作为氧化DPB的电子受体。污水生物除磷系统中的确存在DPB微生物，并且通过驯化可得到富集DPB 的活性污泥。

2.2、代表工艺技术

2.2.1、BCFS 工艺

BCFS工艺是在UCT工艺基础上增设2个反应池：在厌氧池和缺氧池之间增加接触池；并且在缺氧池和好氧池之间增设混合池；并增加了2个混合液循环。其中接触池是厌氧的，一方面使得回流污泥和来自厌氧池的混合液在池内充分混合以吸附剩余的COD；另一方面可使回流污泥中的硝酸盐氮被迅速反硝化脱除，有效防止丝状菌引起的污泥膨胀。而混合池的低氧环境可最大程度地保证污泥再