石 旭 陈俊江
（桂林市排水工程管理处，广西壮族自治区，桂林，541001）
【摘 要】随着社会经济的发展，工业不断进步，污水也随之增多，污水处理成为市政中重要的环节，而磷是污水中主要的因子，所以污水除磷技术变得越发重要。本文则叙述了除磷的概述，并根据实例阐述了市政污水处理厂生物除磷的运行效能，以供参考！
【关键词】市政污水处理厂；生物除磷；运行效能
一、除磷概述
目前所有生物除磷工艺都含有厌氧部分和好氧部分，合建式一体化氧化沟工艺也不例外。某污水处理厂就是在侧渠式一体化氧化沟的基础上前置厌氧生物选择器厌氧池），实现除磷。
其生物除磷工艺过程为，城镇生活污水经一级处理后，首先进入厌氧区。在厌氧区，兼性细菌将溶解性BOD转化成低分子发酵产物（VFAs），而聚磷菌分解其体内的聚磷酸盐并加以释放，并利用此过程中产生的能量，摄取污水中原有的挥发性脂肪酸和这些兼性细菌的发酵产物，合成碳能源贮存物（PHB/PHV）。经过厌氧阶段，磷从菌体内释放到液相中。然后污水进入缺氧区，在缺氧区情况较复杂。有的聚磷菌具有反硝化功能，能利用硝酸盐作为最终电子受体，通过与好氧状态下类似的途径分解有机物，产生大量的能量用于吸收磷酸盐和合成聚磷。而那些不具备反硝化能力的聚磷菌则可以释放磷。因此在缺氧区是净吸收还是净释放， 取决于这两种聚磷菌的比例和活性， 同时也取决于基质的性质和浓度以及反硝化菌的浓度等多种因素。
好氧吸磷受厌氧释磷影响，厌氧释磷是好氧吸磷的前提。若在厌氧区聚磷菌没有经过充分的释磷，污水进入好氧区后，聚磷菌的吸磷就不完全，除磷率就会受到影响。污水经过缺氧区后，聚磷菌随同含磷高的污水进入好氧区，在好氧区聚磷菌氧化代谢PHB/PHV 产生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成。经过好氧阶段，磷酸盐从液相中转移到污泥中。然后从好氧区排掉这些富磷剩余污泥，系统就实现了除磷。侧沟固液分离器中的污泥通过自动回流，依次进入好氧区、缺氧区、厌氧区，进行重新释磷、吸磷。由于吸磷远大于释磷，且这种回流污泥不断更新，所以污水每循环一次，液相中的磷就会减少一次。只要好氧区及时排泥，系统中的磷就总会减少。
二、市政污水处理厂生物除磷的运行效能以及机理分析
1、材料与方法
1.1样点调研与采样
选取3家市政污水处理厂，结合典型的A/A/O 工艺，作为数据调查收集对象。
污水处理厂的基本运行参数等相关资料通过实地考察调研获得。取污水处理厂好氧段末端8.0L 活性污泥样品，随即置于盛有冰块的便携式贮藏箱带回实验室，在4℃冰箱内保存。采样避开污水厂峰值期、调试期、及雨天和雨后的丰水期，尽可能减小污水进水条件不稳定对实验的影响。采样时间：2014年6月至2014年12月。
1.2批试实验研究
采样12小时以内开展活性污泥除磷批试验。控制反应条件温度为20±1.0℃。将4.0L活性污泥曝气4h(400L/m3?min)以适应试验控制环境。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然后将活性污泥上清液置换为预先配制的合成废水，其组分为:乙酸钠360mg/L、90mg/L的MgSO4?7H2O、10.57mg/L的CaCl2和0.3mL/L的微量溶液(每升含1.5g FeCl3?6H2O 、0.15g H3BO3 、0.03gCuSO4?5H2O、0.18g KI、0.12g MnCl2?H2O、0.06gNa2MoO4?2H2O、0.12g ZnSO4?7H2O、0.15gCoCl2?6H2O、10g的EDTA)。调节pH 为7.0±0.1，置于工作体积为2.5L的SBR反应器内。然后匀速充入N2(150L/m3?min)，使活性污泥处于厌氧状态，厌氧反应2.5h，期间定时采样。
厌氧反应结束后，将污泥均分为两份，分别进行缺氧聚磷批试验和好氧聚磷批实验，即缺氧充入N2(300L/m3?min)，好氧充入空气(600L/m3?min)，反应各进行2h，期间定时采样。其中缺氧批试验开始时加入NaNO3溶液(31mg/L，以NO3--N计)20mL，在随后100min 内恒速加入200mL同样的NaNO3溶液。
1.3荧光原位杂交试验
本实验采用16srRNA-EUBMIX 探针(EUB338，EUB338-Ⅱ和EUB338-Ⅲ)与Cy5 标记表征所有细菌；采用PAOMIX 探针(PAO462，PAO651和PAO846)与6-FAM 标记表征聚磷功能菌即PAOs；采用GAOMIX 探针(GAO431，GAO989 和GB-G2)与Cy3 标记表征聚糖竞争菌即GAOs，实验所用探针由TaKaRa 公司提供。污泥样品杂交后，使用激光扫描共聚焦显微镜(Leica TCS SP5)，随机选择10 个不同视野，拍照。 通过MATLAB(The Mathworks，Natick，MA，USA)软件对图像进行分析[14]，分别计算每个视野图像的PAOs 和GAOs 占全菌的比例，取均值。
1.4指标项目分析
磷酸盐(PO43--P)采用钼锑抗分光光度法，总磷(TP)采用过酸性硫酸钾预处理-钼锑抗分光光度法，COD采用重铬酸钾法，VFAs(乙酸、丙酸、丁酸、戊酸)采用气相色谱法分析。
2、批试验除磷性能研究
2.1厌氧阶段
活性污泥厌氧批试验的生物除磷动力学参数。3个污水厂厌氧释磷速率平均为2.4mg/(g?h)，其中最高[7.9mg/(g?h)]，其余两厂均小于4.0mg/(g?h)，远低于同类研究的平均值[13.1mg/(g?h)][16，20]。
3个污水厂厌氧P/HAc 比值平均为0.10，小于国外研究水平(0.40)。根据生化模型，当反应液相pH 等于7时，厌氧P/HAc 比理论值应为0.57或0.50。调研污水厂的厌氧P/HAc 比明显低于理论值，说明活性污泥中竞争菌的数量可能较多，它们与PAOs 竞争碳源，但并不释放磷。由此判断调研区的污水处理厂活性污泥厌氧释磷效能较差，可能会影响后续生物除磷效能。
2.2好氧和缺氧阶段
在好氧和缺氧条件下，聚磷菌能以氧气或NO3-N 为电子受体，降解厌氧形成的PHAs，产生的能量用来摄取水体中的磷酸盐，并以聚磷的形式储存于细胞体内，但不同市政污水处理厂活性污泥好氧或缺氧生物聚磷速率差异较大。
市政污水处理厂实际工艺中，缺氧段水力停留时间各不相同，但DPAOs 却仍普遍得到大量的富集，表明调研区市政污水处理厂普遍存在反硝化除磷过程。研究表明，DPAOs和PAOs是同一类细菌，PAOs在硝酸盐的诱导下部分能够转化为DPAOs。这与人们普遍认为反硝化聚磷菌需要特殊方式驯化富集的观点存在分歧，但与郝晓地对强化生物除磷工艺误区的剖析一致。
2.3PAOs 和GAOs 的群落分析
利用荧光原位杂交法(FISH)对市政污水厂活性污泥PAOs 和GAOs 群落结构分析，各污水处理厂活性污泥PAOs 和GAOs 相对比例，调研的3 个污水处理厂活性污泥中的PAOs 占全菌比例平均为4.8%。
结束语
调研的3个污水厂虽然出水TP 都能达标排放，但可能是因为进水总磷浓度本身较低或使用化学除磷，生物除磷效能发挥不足。市政污水厂进水普遍存在有效碳源(VFAs)不足的问题，可能会造成PAOs 所需碳源不足，不能够维持厌氧释磷和好氧吸磷的动态过程。
在试验中，各厂活性污泥的厌氧释磷速率、缺氧和好氧吸磷速率均较国外研究低;通过FISH 分析，PAOs 在活性污泥中也只占较小的比例，平均为4.8%。验证了污水厂的生物除磷效能不佳主要与PAOs 的数量不足相关。
国内市政污水厂工艺设计，可以考虑设置独立的前置反硝化池，同时减少工业污水比例，添加适量的碳源，保证污水良好的可生化性和协调的N、P 等营养盐比例，也是提高市政污水处理效能的有利举措。
参考文献：
[1]田宝珍，汤鸿霄．含磷酸盐的三氯化铁水解溶液的化学特征[J]．环境化学，1995，14(4):329-337.
[2]邱春生，聂海伦，孙力平，等．不同碳源条件下聚磷菌代谢特性[J]．环境工程学报，2014，8(6):2191-2197.
论文作者:石旭,陈俊江
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年11月供稿
论文发表时间:2016/1/27
标签：污泥论文; 污水论文; 污水处理论文; 活性论文; 市政论文; 生物论文; 碳源论文; 《工程建设标准化》2015年11月供稿论文;