生物除磷技術在水處理技術中的應用研究

1、<p>　　生物除磷技術在水處理技術中的應用研究</p><p>　　摘 要：本文主要論述了強化生物除磷（EBPR）技術的在水處理中的機理；并根據行業(yè)最新的研究成果，重點分析功能性微生物對于不同的廢水進行生物除?的工藝。 </p><p>　　關鍵詞：強化生物除磷技術 功能性微生物 除磷工藝 </p><p>　　水體磷的存在形態(tài)主要分為：有機磷、磷酸鹽以

2、及聚磷，在生活污水中通常含磷量在4～15mg/L，其中約有70%的可溶性作為一種營養(yǎng)物質作用于水體中將造成大量的浮游生物過度生長，嚴重破壞水體平衡，造成水體的富營養(yǎng)化。通常水體中磷一旦超過0.015mg/L時[1]，就可導致水體出現富營養(yǎng)化率。為此，通過對生活污水以及其它廢水進行除磷污染的深度處理就成為有效避免自然水體富營養(yǎng)化的關鍵措施。 </p><p>　　依據實際應用情況來看，針對廢水中的磷的去除方法大概有

3、物化法、化學法以及生物法三種。物化除磷主要通過應用電解、電滲析吸附等技術實現對水體中磷的去除，物化除磷效果理想但運行費用也相對較高；化學除磷主要通過對水體投加一些化學制劑進行固液分離實現對廢水的除磷，該方法由于采用化學物質過程中會產生大量化學化學污泥；生物除磷技術主要包括兩種：一種是通過應用生物同化作用，比如：人工濕地對附近水體中的磷進行吸收，第二種是tongg8uo功能微生物對水體中的磷進行超量吸收，該方法也被稱為強化生物除磷（EBP

4、R）技術。其原理是通過功能微生物對富集廢水中的磷進行超量吸收，該方法效果較為理想且環(huán)境友好，并且對富集磷的活性污泥經過處理可以實現磷資源回收具有較高的應用價值。多年來EBPR技術所展現出的生物機理優(yōu)點，特別是在生活廢水及其它廢水中磷污染治理領域中被廣泛并成為研究重點。 </p><p>　　一、強化生物除磷（EBPR）技術的機理 </p><p>　　傳統的微生物EBPR的作用實現機理主要

5、分為兩個過程：一是通過厭氧條件下，聚磷菌（PAOs）對水體中的微生物進行水解細胞內的聚磷酸鹽（poly-P）并通過向廢水中釋放磷酸根離子獲取一定的能量，從而有效攝取廢水中的可揮發(fā)性脂肪酸（VFA），再合成聚名-羥基烷酸酯（PHA）物質并且以有機顆粒形式儲存于細胞內；二是通過在好氧條件下的PAOs分解在厭氧階段儲存的PHA而獲取能量，其原理是通過對廢水中貯存于微生物細胞內的磷酸根合成聚磷酸鹽（poly-P） 進行超量攝取來實現對廢水中磷污

6、染的去除目的。以往的傳統生物除磷理論普遍認為：應用聚磷菌PAOs除磷必須要確保在厭氧和好氧能夠有效進行交替的條件下進行，厭氧釋磷是好氧超量聚磷的前提也是必不可少的過程。 </p><p>　　進幾年隨著強化生物除磷（EnhancedBiologicalPhosphorusRemoval，EBPR）技術的不斷發(fā)展和深入研究發(fā)現：EBPR生物除磷的作用原理過程中可能不僅僅局限于傳統的厭氧/好氧交替作業(yè)才能實現除磷作業(yè)

7、。很多學者開展的研究以及公開的文獻報道已知[2]：微生物可通過不同的環(huán)境條件下實現對磷的過量攝取，也就是說在單一好氧狀態(tài)下就可以實現對磷的攝取。由于不同的微生物在除磷中都起到關鍵的作用，但不同功能的微生物在EBPR技術的作用機理尚需在未來研究中進行更深度的探究。 </p><p>　　二、與生物聚磷相關的功能微生物 </p><p>　　（一）聚磷菌（PAOs） </p>&

8、lt;p>　　聚磷菌主要是指通過對廢水中磷的攝取量可以超過對自身生長的需求，能夠超量攝取磷能力的功能性微生物。由于聚磷菌（PAOs）被認為是屬于不動桿菌。早期主要由很多學者通過應用不同的培養(yǎng)基從EBPR反應器中進行分離而出。 </p><p>　　（二）聚糖菌（GAOs） </p><p>　　聚糖菌主要是指該類微生物在厭氧條件下通過對體內的糖原進行分解，攝取廢水中的揮發(fā)性脂肪酸VF

9、A然后再轉化成PHA并儲存于微生物體內；在好氧條件下進行微生物體內的PHA分解并儲存糖原，其在整個生理過程中不涉及到微生物對廢水中磷的吸收以及釋放。 </p><p>　　（三）反硝化聚磷菌（DPAOs） </p><p>　　反硝化聚磷菌是指該類微生物在缺氧條件下通過利用廢水中的硝酸根作為電子受體，分解微生物體內PHA從而獲取能量的同時，再過量攝取廢水中的磷酸鹽以poly-P的形式儲存于

10、微生物體內。相對于PAOs的好氧攝磷，DPAOs在缺氧條件下能夠同時實現過量攝磷以及反硝化功能。為此，通過應用DPAOs對廢水進行除磷能夠有效的降低和減少微生物對廢水中有機物和溶解氧的需求，同時確保污泥產量大幅減少。 </p><p>　　三、強化生物除磷工藝EBPR的開發(fā)和應用情況 </p><p>　?。ㄒ唬┙浀涞腅BPR工藝 </p><p>　　隨著對廢水進

11、行生物處理過程中的微生物除磷現象的進一步深入研究以及對生物除磷技術作用機理的途徑的探究，更多的不同的生物除磷新的工藝出現對廢水除磷治理工作帶來了更多的選擇，當前應用和新出現的廢水除磷工藝主要有：Phostrip工藝、Bardenpho工藝、UCTs工藝、A2/0工藝、卡魯塞爾氧化溝工藝、BCFS工藝以及Dephanox工藝等等。 </p><p>　?。ǘ撛诘腅BPR工藝 </p><p&

12、gt;　　好氧顆粒污泥現象自上世紀90年代以來就成為污水治理領域內研究的重點和熱點問題之一。由于好氧顆粒污泥的物理結構以及微生物多樣性的特點，根據已公開的文獻報道可知好氧顆粒污泥已經具備可以有效實現硝化和反硝化的同時脫氮除磷的生物功能。國外的眾多研究學者也都通過研究證實了好氧顆粒污泥的在廢水除磷中的應用效果。如：2011年法國國立應用科學研究院的Sperandio教授通過領導的課題小組通過在SBAR反應器（F=20L）中培養(yǎng)具有脫氮除磷

13、功能的好氧顆粒污泥，并對成熟的好氧顆粒污泥進行了剖面分析發(fā)現了顆粒污泥核心聚集了大量的磷、鈣等元素，經分析證實了主要產物為輕基磷灰石（hydroxyapatite，HAP）該課題項目應用“好氧顆粒污泥回收廢水磷技術”同時獲得了法國的專利。另外，荷蘭Delft大學的vanLoosdrecht教授研究團隊也證實了廢水中的氨氮能夠更加容易的被好氧顆粒污泥的胞外聚合物EPS所吸附。上述研究均有效說明了利用好氧顆粒污泥技術能夠在單一反應器中實現對

14、生物的脫磷，并且能通過微生物誘導磷酸根以及鈣鎂等離子發(fā)生相應的化學沉淀，從而推動廢水中對磷資源的高效回收應用效率。 </p><p><b>　　四、總結 </b></p><p>　　相較于化學除磷而言，EBPR技術充分應用多種功能性微生物通過在厭氧、缺氧和好氧交替環(huán)境下富集廢水中的磷，EBPR技術因其具備的綠色高效的優(yōu)勢在未來我國開展各項工業(yè)廢水除磷治理以及進行資

15、源回收方面將更具發(fā)展?jié)摿Α?</p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]史靜，呂錫武，朱文韜等.A2N-IC新工藝與A2N工藝脫氮除磷性能對比研究[J].湖南大學學報（自然科學版），2012，39（10）：73-78.DOI：10.3969/j.issn.1674-2974. </p><p>　　[2]苗志加，