磷超標是引起水體污染的元兇之一。自然界中的磷分為兩類:可溶態(tài)或顆粒態(tài)。污水處理中的除磷就是把水中溶解性磷轉化為固態(tài)的磷,以達到分離的作用。利用微生物除磷是常見的方法之一,廢水在生物處理中,在厭氧條件下,聚磷菌的生長受到抑制,為了自身的生長便釋放出其細胞中的聚磷酸鹽,同時產(chǎn)生利用廢水中簡單的溶解性有機基質所需的能量,稱該過程為磷的釋放。進入好氧環(huán)境后,活力得到充分恢復,在充分利用基質的同時,從廢水中攝取大量溶解態(tài)的正磷酸鹽,從而完成聚磷的過程。將這些攝取大量磷的微生物從廢水中去除,即可達到除磷的目的。
聚磷菌在好氧條件下,分解機體內的PHB和外源基質,產(chǎn)生質子驅動力將體外的輸送到體內合成ATP和核酸,將過剩的聚合成細胞貯存物:多聚磷酸鹽(異染顆粒)。聚磷菌在厭氧條件下,分解體內的多聚磷酸鹽產(chǎn)生ATP,利用ATP以主動運輸方式吸收產(chǎn)酸菌提供的三類基質進入細胞內合成PHB。與此同時釋放出于環(huán)境中。
聚磷菌需完成上述一系列的生化活動,其活動受諸多方面的影響,影響因素包括:溫度、pH值、厭氧池DO、厭氧池硝態(tài)氮、泥齡。
一、溫度
生物除磷微生物包括嗜冷、嗜熱和中溫異養(yǎng)微生物,所以溫度對于生物除磷的影響不大,在一般水溫條件下,生物除磷都可以正常運行。Kang等人的研究表明,在A/O工藝中,當溫度在10℃以上時,生物的除磷效果不受溫度影響。
二、PH值
在pH在6.5一8.0時,聚磷微生物的含磷量和吸磷率保持穩(wěn)定,當pH值低于6.5時,吸磷率急劇下降。當pH值突然降低,無論在好氧區(qū)還是厭氧區(qū)磷的濃度都急劇上升,pH降低的幅度越大釋放量越大,這說明pH降低引起的磷釋放不是聚磷菌本身對pH變化的生理生化反應,而是一種純化學的“酸溶”效應,而且pH下降引起的厭氧釋放量越大,則好氧吸磷能力越低,這說明pH下降引起的釋放是破壞性的,無效的。pH升高時則出現(xiàn)磷的輕微吸收。
三、溶解氧
厭氧區(qū)要保持較低的溶解氧值以更利于厭氧菌的發(fā)酵產(chǎn)酸,進而使聚磷菌更好的釋磷,另外,較少的溶解氧更有利予減少易降解有機質的消耗,進而使聚磷菌合成更多的PHB。而在好氧區(qū)需要較多的溶解氧,以更利于聚磷菌分解儲存的PHB類物質獲得能量來吸收污水中的溶解性磷酸鹽合成細胞聚磷。厭氧區(qū)的DO控制在0.2mg/l以下,好氧區(qū)DO控制在2mg/l以上,方可確保厭氧釋磷好氧吸磷的順利進行。
四、厭氧池硝態(tài)氮
厭氧區(qū)硝態(tài)氮存在消耗有機基質而抑制PAO對磷的釋放,從而影響在好氧條件下聚磷菌對磷的吸收。另一方面,硝態(tài)氮的存在會被氣單胞菌屬利用作為電子受體進行反硝化,從而影響其以發(fā)酵中間產(chǎn)物作為電子受體進行發(fā)酵產(chǎn)酸,從而抑制PAO的釋磷和攝磷能力及PHB的合成能力。每毫克硝酸鹽氮可消耗易生物降解的COD8.5mg,致使厭氧釋磷受到抑制,一般控制在1.5mg/l以下。
五、泥齡
污泥齡越小,除磷效果越佳。這是因為降低污泥齡,可增加剩余污泥的排放量及系統(tǒng)中的除磷量,從而削減二沉池出水中磷的含量。但對于同時除磷脫氮的生物處理工藝而言,為了滿足硝化和反硝化細菌的生長要求,污泥齡往往控制得較大,這是除磷效果難以令人滿意的原因。
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