废水的生物除磷_徐亚同

第7卷1994年第5期9月环境科学研究ResearehofEnvironmentalSeieneesVol.7,No.5SePtember1994废水的生物除磷‘徐亚同(华东师范大学环境科学系,上海2。。062)摘要磷污染是造成水体富营养化的主要因子。该文介绍了去磷机制的假说:生物诱导的化学沉淀作用、生物过量积磷作用。介绍了生物除磷的原理:聚磷盐化学、聚磷盐的作用、积磷细菌以及积磷细菌在污泥中的发展。关锐词生物除磷富营养化聚磷盐积磷细菌吸磷放磷l废水生物除磷的意义用好氧活性污泥法处理废水,主要是去除废水中的含碳有机污染物(BOD)。在好氧处理过程中,活性污泥微生物有净生长。氮、磷是构成微生物细胞的主要组分之一,氮通常占污泥干重的12.5%、磷占干重的1.5%一2.。%。因此,通过同化合成微生物细胞,并以剩余污泥形式排放也可去除废水中一部分氮、磷营养物。污水中残存的氮和磷以NH。-N、NO歹一N和正磷酸盐的形式随出水排放。出水中的磷可成为藻类生长的营养来源,常因此而造成水体的富营养化,给水产养殖、饮用水质量等造成严重危害。由于水体中生长着固氮微生物、固氮蓝藻,它们能固定大气中的分子氮,供一部分藻类生长所需,因此根据Liebig最低营养限制定律,磷浓度的高低将戎为控制湖泊中藻类生长.丰度最重要的因子。我国的滇池、西湖、太湖及近海水域均已出现不同程度的富营养化,因此国内外对控制水体中磷含量均十分重视。据试验〔,,,生物除磷法有许多突出的优点:¹除磷效果高;º可避免化学法除磷中的大量化学污泥;»可减少活性污泥的膨胀现象、改善污泥沉降性能、污泥易脱水、肥效高;¼动力消耗低、日常运行费用省;½操作方便;¾适合于现有污水处理厂的改建。收稿日期:1994一01一03,为国家自然科学基金.生物除磷”课题的部分工作2去磷机制假说的发展2.1早期的发现早在1955年,Greenberg等〔2〕报导了活性污泥可吸收超过微生物正常生长所需的磷量。Srinath(1959)和Alareon(1961)〔2〕首先报导了从污水处理厂污泥中生物除磷的现象,他们观察到活性污泥可吸收超过其代谢所需的磷,过量吸磷与曝气强度有关。随后shaPir。等对此进行了一系列研究,他们肯定了曝气对污泥吸磷的作用,在不曝气时可发现磷释放入溶液,在pH低时也会放磷。许多学者在某些高负荷的传统活性污泥厂中曾观察到去磷效果特别高。在这些厂中,都具有传统狭长的推流式曝气池,在曝气池进水端以〕低,发现有磷释放;随着污泥向前推进,IX〕上升,污泥可吸磷,结果最后出水磷浓度可低于1mg/L。DOI：10.13198/j.res.1994.05.1.xuyt.001环境科学研究第7卷针对这些现象,不少学者进行了一系列研究,以阐明其机理。比较有代表性的,能解释污泥过量积累并去除磷的假说有两个,第一个是生物诱导的化学沉淀作用;第二个是生物积磷作用,下面分别介绍之。2.2生物诱导的化学沉淀作用这一假说的核心是由于污泥微生物的代谢作用,导致微环境发生变化,结果使废水中的溶解性磷盐化学性地沉积于污泥上,从而随剩余污泥的排放一起去除。2.2.1Menar和JenkinS的假说1969年,Menar提出污泥的过量积磷是由于磷酸钙的沉淀和重新溶解的结果。废水中的磷被化学性地沉淀并结合在活性基质中,随剩余污泥而去除。他的论点是在推流式曝气池的进水端,回流污泥与废水混合,污泥利用废水中的有机基质代谢活性高,耗氧亦高,CO:产量高。结果使以〕降低,pH也下降,使污泥中可能存在的磷酸钙沉淀部分溶解,加上污泥对废水中有机磷和脂肪酸钙盐的降解,使溶解性磷酸盐浓度升高。随着污泥混合液在曝气池中向前推进,可利用的有机基质减少,污泥的呼吸速率和CO:产率减少;若供氧率不减,溶解氧将会增加。CO:产率的减少和曝气对COZ的吹脱,使pH上升,导致出现磷酸钙沉淀。2.2.2借助pH微环境变化的化学沉淀作用除了在大环境pH改变的影响下发生磷酸钙沉淀假说外,有人提出了与之相似的第二个假说,即在生物膜或污泥絮体内部pH微环境变化所导致的化学沉淀。在生物膜法反硝化系统中,反应器壁上有时可出现白色的碳酸钙沉淀物,其Ca/P摩尔比为1.7。反硝化会影响pH,每克NO歹一N被还原,产生3.69碱度(CaCO。计)。由于存在着碳酸缓冲系统,pH受无机碳酸各成分的相对比例所控制。从反硝化生物膜的外层向内,HZcO。逐渐减少,HCO犷和CO犷逐渐增加,结果使pH不断升高,从而产生磷酸盐沉淀物。Arvin等〔3,指出,在反硝化的活性污泥絮体中也会出现类似的磷酸盐沉淀物。由于污泥絮粒有一定的大小,絮体内外与生物膜内外层一样,无机碳酸缓冲对组成和pH会出现类似的变化,结果也会导致.磷酸盐的沉淀。2.3生物过量积磷作用生物过量积磷假说认为污泥中某些微生物在一定的