浅谈城市污水生物除磷
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摘要：水体富营养化现象导致了水质恶化，严重影响了人们的生产和生活，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，解决水体富营养化问题，首先要从污水中除去磷。随着科学的进步及人们环保意识的不断提高，可持续发展除磷技术已成为废水处理研究领域的发展趋势。本文介绍了生物除磷的机理及影响因素。
关键词：生物除磷、PAO、PHB、影响因素、DO、pH
中图分类号：U664.9+2 文献标识码： A
一、前言
目前，水体富营养化的问题越来越严重。氮和磷流入水体后引起藻类的大量繁殖，水体处于严重缺氧状态。鱼类死亡，水体生态功能退化，最终使水体处于富营养化状态，更严重的还会引起水体的水华和赤潮，直接威胁着人类的健康。
虽然氮、磷同为水体生物的重要营养物质，但藻类等水生生物对磷更为敏感。因此严格控制出水的含磷量对控制水体富营养化十分重要。因此需要深入研究生物除磷的机理，并对影响生物除磷的各种因素进行分析，以促进工艺运行的优化，保证磷的达标排放。
二、生物除磷的机理分析
在生活污水中，磷主要是以正磷酸盐离子、聚合磷酸盐或者缩合磷酸盐及有机磷化合物的形式存在，正磷酸盐随着pH值的升高而分别以H2PO4一、HPO42一、PO43一的化学形式存在，而城市污水主要是HPO42一。
增强生物除磷过程是以富集具有聚磷菌（PAO）的活性污泥为基础的，通过使活性污泥交替处于厌氧和好氧环境来完成的。一般认为：厌氧条件下，PAO细胞体内的聚合磷酸盐分解，溶液中形成大量的溶解性磷，并释放出能量；同时糖原也进行分解提供部分能量。PAO利用这部分能量吸收污水中的有机碳源尤其是短链挥发性脂肪酸（如乙酸丙酸），同时合成聚羟基烷酸（PHA），作为碳源和能源储存在生物体内。好氧条件下，微生物体内的PHA被氧化分解，并释放出能量。PAO利用这部分能量吸收远远超过其生理需要的磷，在其体内合成聚合磷酸盐，同时合成糖原。最后通过排放剩余污泥达到除磷的目的。
三、生物除磷的影响因素
3.1进水有机物
进水中生物降解有机物的含量对除磷过程的影响至为重要，影响生物除磷的最基本因素是生物处理厌氧及进水中VFAS与总磷的比值，最好采用VFA／TP值判断污水除磷的可能性，但由于工艺反应过程的复杂性而无法测定厌氧应发酵产物的产生速率，因而一般采用进水的BOD5／TP值作为近似比值。如果BOD5／TP值过低，聚磷菌在厌氧区获取的低分子有机酸合成PHB数量有限，不足与维持聚磷菌在好氧区缺乏易被利用营养物质的情况下的生长繁殖所需的碳和能，于是聚磷菌的生长繁殖受到限制，导致生物除磷效果的下降，
实验表明，在进水BOD5／TP值
3.2pH值
在厌氧状态下，聚磷菌将环境溶液中的乙酸运输至细胞内，所需要的能量与环境溶液的pH值成正比例关系，pH值越高，将同样能量的乙酸运输至细胞内所需要的能量越多，而能量是通过聚磷盐的水解及糖原的而获得，而该二者均会使磷被释放到体外，由此可以推知，在一定pH值范围内(一般指6.5-8.0)，随着PH的升高释磷量也升高，即提高pH值能增强聚磷茵的释磷能力，并最终提高整个除磷效果。
3.3厌氧区NO3及NO2—
回流污泥中带进大量的NO3一，在厌氧条件下，与聚磷菌竞争污水中的易生物降解有机基质，进行反硝化，从而竞争性压制了聚磷菌的厌氧放磷。实际运行结果表明，降低污泥回流比，减少进入厌氧区的NO3一含量，可以有效提高除磷效果。
3.4好氧区DO
在好氧区，聚磷菌分解体内贮存的PHB，一部份最终形成聚磷菌酸盐颗粒，同时完成过量吸磷，另一部分作为内源呼吸的物质消耗量。通过合理控制好氧区的DO，可以使聚磷菌体内的PHB多用于好氧吸磷，而不是被好氧消耗。如果在厌氧区磷的释放明显，说明聚磷菌体内贮存的PHB较多，此时，可以保持好氧区较高的DO。如果在厌氧区磷的释放不明显，说明聚磷菌体内贮存的PHB有限，此时，应保持好氧较低的DO，以利于磷的吸收。
3. 5温度
温度不仅影响微生物的新陈代谢活动，对优势菌种的选择和微生物的代谢途径有影响，而且对气体转移速率和污泥的沉降性能等也有影响。由于适合PAO生长的温度范围比较窄，因此控制环境运行的温度是十分必要的。
低温条件下，容易生长丝状菌引起污泥膨胀，而温度升高可以抑制丝状菌的生长。另外，低温时回流污泥中硝态氮浓度比较高，因为8℃时90%的氮发生硝化反应，这对厌氧阶段磷释放和有机质的吸收都是不利的，最终会影响磷的去除效果。
实验证明，适合PAO生长的温度范围比较窄，PAO的最佳生长温度在20℃左右；25～30℃是PAO的最佳生长温度范围；当温度达到30℃以上时，普通的异养微生物将成为主要菌种。
3. 6泥 龄
生物除磷系统的泥龄影响系统中污泥的含磷量及剩余污泥的排放量，从而影响到系统的除磷效果，是除磷效率至关重要的影响因素。
泥龄反映了微生物在曝气池中的平均停留时间，泥龄的长短与污水处理效果有两方面的关系：一方面是泥龄越长，微生物在曝气池中停留时间越长，对有机污染物降解越彻底，处理效果越好；另一方面是泥龄长短对微生物种群有选择性，因为不同种群的微生物有不同的世代周期，如果泥龄小于某种微生物的世代周期，这种微生物还来不及繁殖就排出池外，不可能在池中生存。因此为了培养繁殖所需要的某种微生物，选定的泥龄必须大于该种微生物的世代周期。
四、结论分析
①要想获得理想的除磷效果，必须保证进水中可生物降解有机物的含量足够聚磷菌合成一定数量的PHB。如果进水BOD／TP过低，需投加碳源。
②在一定PH值范围内，随着PH值的升高释磷量也升高，因此，适合有效控制厌氧池中的PH值可以在一定范围内提高除磷效果。
③减小厌氧区回流污泥中NO3一的含量可以有效提高除磷效果。
④应该严格控制厌氧池的厌氧条件，并且根据检测厌氧区磷的释放量，控制好氧区合适的DO,以利于磷的吸收。
五、展望
为PAO创造最好的生长代谢环境是得到最佳除磷效果的必然条件。影响活性污泥生物除磷的因素众多，而且每个因素对生物除磷的每个阶段的影响也有所不同，只有找出各个因素的最佳组合才能达到最好的处理效果。
参考文献
1】行智强.陈银广.杨海真 影响强化生物除磷的关键因素研究进展-环境保护科学2006,32(1)
2】吴兆锋 污水生物除磷机理及其影响因素的研究-环境2010(z1)