聚磷菌除磷探秘

聚磷菌除磷探秘
生物除磷剖析
1，生物除磷基本原理
城市污水中磷通常以有机磷，磷酸盐或聚磷酸盐的形式存在。

活性污泥组成中C:N:P约为46：8：1.如果污水中的有机物和营养物质（氮，磷）维持这个比例，则污水中N和P可全被活性污泥发去除。

但一般城市污水中的N和P的浓度往往大于上述比例，其中用于
微生物细胞合成的P一般只占进水总P量的15%~20%。

根据研究发现，活性污泥在厌氧——好氧交替变换过程中，原生动物等生物不发生变化，
只有异养型生物相中的小型革兰氏阴性短杆菌——聚磷菌，大量繁殖。

聚磷菌虽然是好氧菌，
但竞争能力很差，生长缓慢，但却能在细胞内贮存聚β羟基丁酸（PHB）和聚磷酸盐（Poly-P）。

聚磷菌在厌氧状态下吸收低分子的有机物（如脂肪酸），同时将贮存在细胞中的聚合磷酸盐
（Poly-P）中的磷通过水解而释放出来，并提供微生物生命活动所必需的能量，即聚磷菌体
内的ATP进行水解，放出H3PO4和能量，ATP转化为ADP。

而在随后的好氧状态下，聚
磷菌有氧呼吸，所吸收的有机物被氧化分解并产生能量，能量为ADP所获得，将结合H3PO4而合成ATP，微生物从污水中摄取磷，远远超过其细胞合成所需要的磷量，将磷以聚合磷酸
盐的形式贮藏在菌体内，而形成高含量磷的活性污泥，通过排出剩余污泥，达到除磷效果，
生物除磷基本过程如图所示。

生物除磷基本过程
CO2+H2O溶解性有机物 O 污水 O2 能量能量
H3PO4 H3PO4
厌氧好氧
（污泥回流）混合液
沉淀剩余污泥（除磷）排水
聚磷酸盐微粒异染体含碳物质
生物除磷由吸磷和放磷两个过程组成。

聚磷菌在厌氧放磷时，伴随着溶解性易生物降解
的有机物在菌体内储存。

若放磷时无溶解氧性易生物降解的有机物在菌体内储存，则聚磷菌
在进入好氧环境中时并不吸磷，此类放磷为无效放磷。

2, 生物除磷的主要影响因素
（1）温度
生物除磷的温度宜大于10?，聚磷菌在低温时生长速率减慢。

与硝化和反硝化菌相比
温度对微生物除磷影响较小。

（2）PH
生物除磷系统合适的PH范围与常规生物处理相同，为中性和弱碱性，当环境PH偏离
最佳值时，反应速度逐渐下降。

生活污水的PH通常在中性和弱碱性范围内。

对PH不合适
的工业废水进行生物除磷时，处理前须先行调节，以避免毒害污泥中的微生物。

在PH较高的处理系统中，常可看到沉积的磷酸钙，这种灰白色沉积物结构紧密，质地
坚硬，不溶于水，经盐酸浸泡，无法去除。

磷酸钙沉积物极易堵塞管道，弯管处尤其严重，
直接影响污水厂正常运行。

（3）碳源的数量和性质
碳源的数量是影响生物除磷的一个重要因素。

有机物浓度越高，污泥放磷越早，越快。

这是由于有机物浓度提高后诱发了反硝化反应，并迅速耗去了硝酸盐。

其次可为发酵产酸菌
提供足够的养料，从而为聚磷菌提供放磷所需的溶解性有机物。

要使生物除磷工艺出水磷浓
度小于1mg/l,通常进水总BOD5与总磷之比必须在23~30左右。

对于生物除磷工艺，一般要求污水的BOD5浓度与总磷浓度之比大于17.
碳源的性质对磷的吸收也很重要。

污水中的有机物对厌氧放磷的影响比较复杂，存在大
量不能够被直接利用的大分子有机物。

大分子有机物必须在发酵产酸菌的作用下分解成小分
子的发酵产物后，才能被聚磷菌吸收利用并诱导放磷，而诱导放磷的速率取决于非聚磷菌对
大分子有有机物转化为易被聚磷菌利用的小分子有机物的效率。

甲酸，乙酸，丙酸，甲醇，
乙醇，柠檬酸，葡萄糖，丁酸，乳酸和琥珀酸等是易被聚磷菌利用的有机物。

（4）溶解氧
溶解氧是影响微生物除磷的重要因子之一。

生物除磷的厌氧环境要求既没有溶解氧也没
有硝态氮。

厌氧区溶解氧的存在对污泥的放磷不利，因为微生物的好氧呼吸消耗了一部分可
生物降解的有机物质，使产酸菌可利用的有机基质大大减少。

实际中应控制溶解氧浓度小于
0.2mg/l。

实际中发现，厌氧条件下微生物多释放1mg/l的磷，进入好氧状态后微生物就可以多吸收2.0~2.4mg/l的磷。

硝酸盐和亚硝酸盐的影响与溶解氧相似，厌氧区中如存在硝酸盐和亚硝酸盐时，反硝化
菌以他们为电子受体而氧化有机基质，使厌氧区厌氧发酵受到抑制而不产生挥发性脂肪酸。

通常存在硝酸盐时，微生物进行吸磷，磷浓度缓慢地减少，只有当硝酸盐经反硝化全部耗完
后才开始放磷。

当污水处理厂工艺要求同时脱氮除磷时，必须仔细安排工艺以减少和避免硝
酸盐对除磷的影响。

另外，好氧池是好氧微生物生化活动的场所，溶解氧浓度通常要求保持在
2.0mg/l以上。

（5）泥龄
生物除磷系统中，大部分磷是通过排泥去除的，因此在生物污泥含量一定时，污泥排放
的越多系统去除的量就越多。

剩余污泥的排放量直接与系统的泥龄相关，剩余污泥排放量大，
则泥龄就小。

而过小的泥龄将会影响生物处理的效果，因此生物除磷系统的泥龄宜控制3.5~7
天的范围内。

3，生物除磷的典型工艺
典型的生物除磷工艺为厌氧/好氧（ApO）工艺，这里的A为Anaerobic(厌氧)的第一个
字母，O为Oxic的第一个字母，因此厌氧/好氧工艺也简称ApO法。

ApO法生物除磷的工艺流程见图
进水出水
厌氧池好氧池二沉池
空气回流污泥剩余污泥
ApO法生物脱磷工艺流程
厌氧反应器中溶解氧（DO）不大于0.2mg/l，回流污泥与进水靠潜水式搅拌器在池内混合接
触，要求好氧池DO大于2mg/l。

（1） ApO法生物脱磷工艺的特点：?与化学法除磷工艺相比，此工艺流程简单，基建投
资省，运行费用低，而且无化学残渣；?前置厌氧池具有生物选择器功能，可避免
污泥膨胀；?产生的剩余污泥易脱水，肥效高；?通常处理城市污水不需外加碳源，
为保证有较好的碳源供应，系统中往往不设初沉池；?为保证磷被最终去除，系统
中也不宜设置污泥浓缩池，避免含磷浓度高的上清液返回系统。

ApO法生物除磷工
艺主要参数见表
厌氧/好氧（A
PO）法生物除磷的主要参数项目单位参数值 BOD5)/kg(MLSS)d 0.4~0.7 Kg(BOD5污泥负荷LS
g/l 3.0~4.5 污泥浓度（MLSS）X
d 3.5~7 污泥泥龄
kg(MLVSS)/kg(BOD污泥产率Y 5) 0.4~0.6
Kg(TP)/kg(MLVSS) 0.03~0.07 污泥含磷率
Kg(O2)/kg(BOD5) 0.7~1.1 需氧量O2
3~6
h 水力停留时间HRT 其中厌氧段1~2
厌氧段：好氧段=1：2~1：3
污泥指数SVI ?100
% 污泥回流比R
% 总处理效率 80~90（BOD5）
% 75~85(TP)
（2）回流比的控制：生物除磷系统的回流比不宜太低，保证足够的聚磷菌参与释磷和吸
磷过程。

（3）水力停留时间：确保污水在厌氧池有足够的水力停留时间，过短的时间难以保证磷
的有效释放，同时污泥中的兼性酸化菌不能充分地将大分子有机物分解为小分子的
易于被聚磷菌利用的有机物。

（4）泥龄的控制：控制适当的泥龄确保工艺中磷的处理效率，泥龄选择时同时也要考虑
有机物的有效去除。