影响强化生物除磷的关键因素研究进展_行智强

收稿日期:2005-02-03基金项目:国家自然科学青年基金支助项目(50408039),国家863青年基金支助项目(2004AA649330)教育部留学回国人员基金支助项目。作者简介:行智强(1981-),男,山西运城人,硕士研究生。影响强化生物除磷的关键因素研究进展AdvancesintheKeyFactorsAffectingEnhancedBiologicalPhosphorusRemoval行智强陈银广杨海真(同济大学环境科学与工程学院上海200092)摘要磷已经成为引起水体富营养化的关键控制因子之一。本文对影响生物除磷效果的关键因素的研究进展进行了分析,并对在生物除磷研究过程中出现的问题作了说明。关键词强化生物除磷影响因素AbstractThecontrollingofphosphorushasbeentooneofthekeyfactorsleadingtotheeutrophicationofwaterbodies.Thisarticleanalyzestheadvancesinthekeyfactorsaffectingenhancedbiologicalphosphorusremovalandexplainstheproblemspresentinthestudyofbiologicalphosphorusremoval.KeywordsEnhancedBiologicalPhosphorusRemoval(EBPR)AffectingFactor1概述当前,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。根据对全美49个湖泊富营养化限制因子进行调查的结果,磷为控制因子的占了67%,氮为控制因子的占了30%[1]。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。2生物除磷的机理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。3生物除磷的影响因素3.1DO由于EBPR是使PAO交替的处于厌氧和好氧环境来实现的,因此对两个阶段的DO有不同的要求。一般厌氧环境下的DO应该控制在0.2mg/L以下。好氧环境时,为了保证将PHA充分氧化,释放出足够的三磷酸腺苷(ATP)用以吸收溶解性磷,需要向反应器提供足够的DO。但是,过量的曝气不仅浪费资源,而且也不利于磷的去除。Brdjamovic研究了过量曝气对EBPR系统的影—31—影响强化生物除磷的关键因素研究进展行智强DOI:10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2006.01.010响。结果表明,过量的曝气会导致EBPR系统的恶化[2]。因为随着聚-β-羟基丁酸(PHB)的逐渐消耗,PHB的浓度将逐渐成为限制磷的好氧吸收速率的一个主要因素,使得好氧条件下磷的吸收不充分,最终影响除磷效果[2]。一般好氧条件下DO必须大于2mg/L。3.2硝态氮要保证EBPR系统高效运行,厌氧环境下除了不能存在游离氧之外,还不能存在硝态氮等的结合氧,以防止厌氧区内发生反硝化现象。厌氧环境下存在硝态氮会抑制磷的释放,浓度高时甚至会出现磷的吸收现象。因为一方面,硝态氮可以代替DO作为电子受体氧化微生物体内合成的PHA,破坏了释放磷的厌氧环境;另一方面,在反硝化菌的作用下硝态氮优先与有机基质发生反应,这与PAO合成PHA产生了竞争。所以,厌氧环境下存在硝态氮不利于PHA的合成,继而影响到好氧环境下PAO对磷的吸收,最终影响除磷的效果。江田民等研究了进水中存在不同浓度的硝态氮时对EBPR的影响。结果表明当进水中硝态氮浓度为25mg/L时,严重抑制了厌氧环境下磷的释放;硝态氮浓度为50mg/L时,厌氧环境下甚至发生了吸磷的现象。3.3pH值pH值对生物除磷的效果有着极其重要的影响。生物除磷的各个过程如厌氧磷释放,好氧磷吸收等都存在着各自反应的最佳pH值范围。当pH值过低时,厌氧磷释放的效果不理想;而pH值过高时,厌氧环境下代谢定量的乙酸等有机基质所需要的能