第二章.生物除磷

第二章生物除磷

2.1．生物除磷微生物种类及生理生化特点

2.1.1微生物种类

废水生物除磷系统中，通常存在着具有不同功能的三类微生物，即具磷菌、发酵产酸菌和养样好样菌。其中养样好养菌属于非聚磷菌，对生物除磷所做贡献不大，聚磷菌和发酵产酸菌具有密切的关系。2.1.2生理生化特点

2.2.生物除磷微生物原理及反应方程式

2.2.1原理：污水中除磷的本质是通过聚磷菌过量的超出其生理需要的摄取废水中的磷，以聚磷酸盐的形式聚集于胞内，形成高磷污泥作为剩余污泥排除从而达到从废水中除磷的效果所谓生物除磷, 是利用聚磷菌一类的微生物, 在厌氧条件下释放磷。而在好氧条件下, 能够过量地从外部环境摄取磷, 在数量上超过其生理需要, 并将磷以聚合的形态储藏在菌体内, 形成高磷污泥排出系统, 达到从污水中除磷的效果。

生物除磷过程可分为3 个阶段,即细菌的压抑放磷、过渡积累和奢量吸收。首先将活性污泥处于短时间的厌氧状态时,储磷菌把储存的聚磷酸盐进行分解,提供能量,并大量吸收污水中的BOD、释放磷( 聚磷

酸盐水解为正磷酸盐) ,使污水中BOD 下降,磷含量升高。然后在好氧阶段,微生物利用被氧化分解所获得的能量,大量吸收在厌氧阶段释放的磷和原污水中的磷,完成磷的过渡积累和最后的奢量吸收,在细胞体内合成聚磷酸盐而储存起来,从而达到去除BOD 和磷的目的。反应方程式如下:

( 1) 聚磷菌摄取磷:

ADP+H3PO4+能量→ATP+H2O

( 2) 聚磷菌的放磷:

ATP+H2O→ADP+H3PO4+能量

2.2.2反应方程式：

2.3．生物除磷的影响因素及条件

2.3.1影响因素：

1）溶解氧

在聚磷菌放磷的厌氧反应器内对污泥的放磷不利;

2 ）氮源的浓度和种类

氮源的浓度是影响生物除磷效果的一个重要因素，有机物浓度提高后诱发了反硝化作用，并迅速耗去了硝酸盐故有机物浓度越高，污泥放磷越早，越快。

其次，碳源可为反胶产酸菌提供足够的养料，从而为聚磷菌提供放磷所需的溶解性基质。使出水的磷浓度小于1MG/g,，进水总BOD与总磷之比在23~30.至少要高于15，才能使泥龄较短的除磷系统出水磷较低。

混合碳源或污水中的有机基质对厌氧放磷的影响情况较为复杂，大分子有机物必须先在发酵产酸碱的作用下转化为小分子的发酵产物后，才能被聚磷酸吸收并诱导利用的基质，其诱导放磷的速度取决于非聚磷菌对他们的转化效率。

3 ）污泥龄

生物除磷主要是通过排除剩余污泥而去除磷的，因此剩余污泥的多少对脱磷效果有巨大的影响，剩余污泥量较多，可取得较高的除磷效果，污泥龄为30d，除磷率为40%；污泥龄为17d，除磷率为50%，而当污泥龄将至5d时，除磷率高达87%

4）温度与PH值

在5-30摄氏度的范围内，都可以取得较好的除磷效果，生物除磷系统最适宜的PH 范围为中性或弱碱性，大致为6-8；

生活污水的PH范围内，对PH不适合的工业废水，处理前必须先行调节。

5）负荷

较高的负荷可取得较好的除磷效果，进行生物除磷的底限是BOD/TP=20，有机基质不同对除磷也有影响，一般低分子易降解的有机物诱导磷释放的能力较强，高分子难降解的有机物诱导林释放的能力较弱。磷的释放越充分，磷的摄取量也越大

6）硝酸氮和亚硝酸氮

硝酸氮和亚硝酸氮的存在会抑制细菌对磷的释放，从而影响在好养条件下的吸收，-N浓度应小于2mg/g。但当COD/TKN>10时，

-N对生物除磷的影响减弱

2.4．生物除磷的工艺类型：

包括A/O工艺，/O工艺，phostrip工艺，bardenpho工艺，UCT 工艺，phoredox工艺，AP工艺和VIP工艺

常见的有：

2.4.1A/O除磷工艺

1)该工艺主要通过排除富含磷的剩余污泥达到除磷的目的，

2)其主要特点是工艺流程简单，不需投药，运行费和建设费少，缺点是除磷效率低，去除率为75％左右，当P/BOD值较高时，难以到达排放要求。

3)工艺流程：

使微生物顺次厌氧和好养交替循环流动的方法，在进水端，进水与回流污泥混合，进入一个推流式厌氧接触区，厌氧区内设有混合器，缓慢搅拌使污泥保持不沉，有时厌氧区还被分为几个室。厌氧区是曝气的后区，最后进入沉淀池，使泥水分离.如图：

4）特点

速率高；

水利停留时间短，在典型设计的厌氧区，停留时间为0.5-1小时，好氧区为1-3小时；

系统泥龄短，因此系统往往达不到消化，回流污泥中不会携带硝酸根到达厌氧区。

5）设计要求

1）.在厌氧池中严格控制厌氧条件，使其既无分子态也无硝酸根等化合态氧。好养池中，要保证DO不低于2mg/l保持好养状态，

2.)污水中的BOD5//TP比值应大于20-30

3).污水中的COD/TKN>=10，否则NO3-N浓度必须小于2mg/l

4)泥龄短一般3.5-7天.

5.)水温在5-31摄氏度之间

6).PH=6-8

7).BOD污泥负荷>>0.1KG

2.4.2. 弗斯特里普除磷工艺

1）该工艺不但可通过排除含磷的剩余污泥达到除磷的目的，还可利用活性污泥在厌氧池中将磷释放于上清液中，通过去除上清液中的磷而达到除磷的目的，上清液中的磷可通过化学除磷方法去除。

2）缺点是工艺复杂，需投加药剂，运行费和建设费较高

2.4.3 phostrip工艺

1）该工艺是一种生物作用与化学沉淀相结合的除磷工艺

2）原理：活性污泥混合液中的微生物在曝气池中摄取磷后，在二沉池内沉淀分离，一部分沉淀污泥直接回到曝气池，另一部分则进入在厌氧状态下进行的解析池使除磷菌进行磷释放，多余的污泥作为剩余污泥排走，该工艺主流部分为常规活性污泥法曝气池，是单纯除磷不能去氮的废水处理工艺。

工艺流程图：

2.4.4VIP除磷工艺

1）本工艺是由美国RANDALL教授为首的科研组提出的生物除磷工艺，

2）特点：泥龄短，负荷高，运行速率较高，污泥中活性生物的比例增加，除磷效率较高