在缺氧条件下,反硝化聚磷菌(DPB)利用厌氧条件下积累在体…

同步除磷脱氮工艺技术探讨在缺氧条件下，反硝化聚磷菌（DPB ）利用厌氧条件下积累在体内的PHB做C源和电子供体，以硝酸盐氮作为电子受体进行无氧呼吸。

无氧呼吸过程中产生的能量可用来将环境中的正磷酸盐吸收至反硝化聚磷菌体内以异染粒或其它高含磷量的储存物质存在。

然后系统通过排出这种高含磷的污泥而达到去除磷的目的，因此反硝化聚磷菌（DPB ）反硝化除磷脱氮工艺的剩余污泥含磷量很高。

由于反硝化聚磷菌的碳原是一种较为复杂的有机物（P HB）,因此基质利用速度相对普通的好氧细菌来说比较慢，反过来说，反硝化聚磷菌（DP B）污水同步除磷工艺的污泥产量也就比较少。

但可以看出污泥产量少并不代表该系统的除磷水平就会降低。

因为从上面的分析中可以看出，污泥产量减少是通过减少污泥中其它杂菌（普通好氧菌，普通反硝化菌等）含量而达到的。

如果缺氧池中易生化有机物多，肯定是优先发生反硝化，导致改池中硝酸盐硝化殆尽。

然后缺氧池实质变成了厌氧池当然就发生了释放磷的现象。

脱氮效果不好请检查一下污泥龄，一般来说10 天左右比较合适。

脱氮除磷的效果除设计原因外,运行管理是很关键的,如厌氧池不能有氧,但如何控制呢?好氧区氧不足会影响硝化和聚磷,氧太高会使厌氧区产生微氧环境,影响释磷,有时好氧区溶氧不高厌氧区也可能有微氧,与好氧区的溶氧高低外,还与污沉淀池的停留时间、缺氧程度等因素有关此外,还要做到按工艺要求及时排泥,磷的最终去除出路是通过剩余污泥排放的,如不及时排放，会在系统内周而复始地进行聚磷和释磷的循环。

总之,运行管理的各个主要环节一定要控制好.关键是进水有足够的BOD，否则无论采用何种工艺，都难于有好的除磷脱氮效果。

C源对脱氮和除磷都是必要的。

以现有的污水来看，C原不会完全没有，只会存在不足。

反硝化聚磷菌一碳两用，所以可以有一定的优势！严格地说，不是反硝化聚磷菌对环境的要求苛刻，而是微生物生态体系具有内在的自我动态平衡特征以及地域性特征，使得反硝化聚磷在实际工程中仍然具有不可人为调控的特性，因此，需要进一步对活性污泥中的反硝化聚磷菌生态学特征和地域特征进行研究，以确定可人为调控的参数或地域条件。

目前的一些研究可能存在基本概念不够清晰、目标不够明确、结论难以在不同地域重现等问题，属于探索阶段，还是大家从不同方向探讨较好。

1987 年，中国市政工程华北设计研究院除磷脱氮科研组在A/A/O 工艺的中试研究中观测到缺氧区磷的吸收速率为 4.38〜7.05 mgP/gVSS h，好氧区磷的吸收速率为 2.1〜3.45 mgP/gVSS h。

缺氧区磷的吸收速率大于好氧区是因为聚磷菌经厌氧释磷并吸收有机物合成PHB 后，先进入缺氧区，最后才进入好氧区；在缺氧区中，一部分聚磷菌利用硝酸盐作为最终电子受体分解细胞内的PHB，产生大量的能量用于磷的吸收和聚磷的合成；与此同时聚磷菌得到增殖，经过缺氧区的碳能源消耗后，聚磷菌体内的PHB 量已经大幅度下降，因此进入好氧区后，可用于产生能量的碳能源（有机物）供应水平明显低于缺氧区，相应地磷的吸收速率也就降低了。

根据基质与除磷微生物混合后出现的响应方式Gerber 等人把能诱导磷释放的基质划分成三类。

A 类：乙酸、甲酸和丙酸等低分子有机酸； B 类：乙醇、柠檬酸、甲醇和葡萄糖等； C 类：丁酸、琥珀酸等。

实际上，这三类基质都属于快速生物降解COD （Sbs）。

郑兴灿等人[1990] 根据Gerber 等人的研究成果，作了进一步的试验研究，其中硝酸盐对磷释放的影响试验结果简述如下：从生物除磷脱氮装置的好氧区取得泥样，经离心洗涤后分别与含硝酸盐的SA 溶液、SB 溶液和污水混合，考查缺氧／厌氧状态下磷的释放，试验结果表明硝酸盐的存在对SA 诱导磷降放的能力有很大的不利影响，初始硝态氮浓度越高，则线性段越短，释放总量也越小，但不管硝态氮浓度是多大，释放曲线的线性段的斜率均一样，未发生变化，这说明硝酸盐的存在不影响SA 诱导的磷释放速率，仅影响释放总量。

从试验结果还可看出当基质耗完后还存在硝酸盐时可出现磷的吸收，硝酸盐耗完后混合液进入完全厌氧状态，释磷速率明显增大从研究结果可看出硝酸盐也明显抑制SB 对磷释放的诱导。

硝酸盐存在时，污水污泥混合液中出现明显的磷的净吸收，硝酸盐耗完后又转变为磷的厌氧净释放。

综合分析试验结果和其它方面的观测结果，给出如下作用机理来解释硝酸盐对磷的释放的影响：1，在各类基质中反硝化细菌优先利用SA，在与聚磷菌竞争SA时反硝化菌占优势地位，对SB 来说也是如此。

2，一部分聚磷菌能利用硝酸盐作为最终电子受体，并将其异化还原成氮气，Lotter（ 1985 ）曾报导从生物除磷处理厂污泥中分离到的100 株不动细菌中有52 株有异化还原硝酸盐的能力。

也就是说一部分细菌兼具除磷和反硝化能力，这部分聚磷菌能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。

那些不具备反硝化能力的聚磷菌则可释放磷。

因此，缺氧状态下的效应（净释放或净吸收）取决于污泥中这两类聚磷菌所占的比例和活性、基质的性质和浓度以及反硝化细菌的浓度等多方面的因素。

存在SA 时，反硝化细菌对SA的竞争可导致释磷总量的下降，由于SA可直接诱发磷的释放，且释放速率与SA浓度无关，因此硝酸盐的存在对释磷速率没有影响。

对SB来说情况有所不同，由于SB必须转化成SA后才能诱导磷的释放，因此在缺氧条件下由于反硝化菌对SB和SA的竞争，造成所产生的可用于诱导磷释放的SA浓度很低，这样一来磷的释放总量明显下降，释放速率也明显降低。

与此同时，由于部分聚磷菌能通过反硝化反应产生能量进行磷的吸收活动，因而往往出现磷的净吸收。

硝态氮对生物除磷的干扰有两种方式。

厌氧区内的硝态氮妨碍发酵作用的进行，因为微生物利用硝态氮作为最终电子受体进行厌氧呼吸能获得更多的能量，也就不会有低分子脂肪酸的产生。

即使进水中存在这样的低分子脂肪酸，硝态氮作为异养微生物的最终电子受体，也会导致乙酸盐等低分子有机物的消耗。

结果除磷微生物的几乎得不到所需的乙酸盐。

如果污水中除磷微生物所需的低分子脂肪酸量足够大的话或除磷微生物本身就是反硝化菌的话，即使有硝态氮存在，除磷效果也可能不会受到明显影响。

反硝化除磷是用厌氧/缺氧交替环境来代替传统的厌氧/好氧环境,驯化培养出一类以硝酸根作为最终电子受体的反硝化聚磷菌（denitrifying phos-phorus removing bacteria, 简称DPB）为优势菌种,通过它们的代谢作用来同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到脱氮除磷的双重目的。

应用反硝化除磷工艺处理城市污水时不仅可节省曝气量,而且还可减少剩余污泥量,即可节省投资和运行费用。

1反硝化除磷理论在对除磷脱氮系统的研究过程中发现,活性污泥中的一部分聚磷菌能以硝酸盐作为电子受体在进行反硝化的同时完成过量吸磷。

1993 年荷兰Delft 大学的Kuba 在试验中观察到:在厌氧/ 缺氧交替的运行条件下,易富集一类兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物,该微生物能利用O 2或NO -3作为电子受体，且其基于胞内PHB和糖原质的生物代谢作用与传统A / O法中的聚磷菌（PAO）相似。

针对此现象研究者们提出了两种假说来进行解释：①两类菌属学说,即生物除磷系统中的PAO可分为两类菌属，其中一类PAO只能以氧气作为电子受体，而另一类则既能以氧气又能以硝酸盐作为电子受体，因此它们在吸磷的同时能进行反硝化；②一类菌属学说，即在生物除磷系统中只存在一类PAO ，它们在一定程度上都具有反硝化能力，其能否表现出来的关键在于厌氧/缺氧这种交替环境是否得到了强化。

如果交替环境被强化的程度较深则系统中PAO的反硝化能力较强，反之则系统中PAO的反硝化能力弱，即PAO不能进行反硝化除磷。

也就是说，只有给PAO创造特定的厌氧/缺氧交替环境以诱导出其体内具有反硝化作用的酶,才能使其具有反硝化能力。

这两种假说都有各自的支持者,但大部分研究人员都赞同前者。

就NO -3是否可作为生物除磷过程的电子受体，Vlekke（1987年）和Takahiro（1992 年）等分别利用厌氧一缺氧SBR （anaerobic/anoxicSBR,简称A 2 SBR ）系统和固定生物膜反应器进行了试验研究。

结果表明，作为氧化剂NO -3和氧气在除磷系统中起着相同的作用，而且通过创造厌氧、缺氧交替的环境可筛选出以NO -3作为电子受体的聚磷菌优势菌属即DPBo 类似的实验室和生产性规模的生物除磷脱氮研究也表明,当微生物依次经过厌氧、缺氧和好氧三个阶段后，约占50%的聚磷菌既能利用氧气又能利用NO -3作为电子受体来聚磷，即DPB 的除磷效果相当于总聚磷菌的50%左右。

这些发现一方面说明了硝酸盐亦可作为某些微生物氧化PHB的电子受体，另一方面也证实了在污水的生物除磷系统中的确存在着DPB属微生物，而且通过驯化可得到富集DPB的活性污泥。

2反硝化除磷工艺2 .1 单、双污泥反硝化除磷脱氮系统反硝化除磷脱氮反应器有单污泥和双污泥系统之分。

在单污泥系统中，DPB、硝化菌及非聚磷异养菌存在于同一悬浮污泥相中,共同经历了厌氧、缺氧和好氧环境;而在双污泥系统中硝化菌则独立于DPB而单独存在于固定膜生物反应器或好氧硝化SBR反应器中。

虽然在单、双污泥系统中DPB都可利用由硝化产生的硝酸盐作为电子受体在缺氧环境中实现反硝化除磷,但后者运行更稳定、处理效果也更好,其原因是双污泥系统为硝化菌和反硝化除磷菌创造了最佳的生长环境，且硝化和反硝化聚磷各系统的SRT可根据实际运行要求来选定（硝化的SRT较长不利于反硝化和除磷，主要原因是聚磷菌体内相当一部分PHB会因长时间的曝气而被消耗掉，从而导致后续反硝化所需碳源的不足）。

进一步说，在双污泥系统中可采用生物膜反应器进行硝化来提供NO -3电子受体，这样不仅给生长速率较慢的硝化菌创造了稳定的生长环境,增加了系统中硝化菌量,提高了硝化率,也可减少水力停留时间和反应器体积;同时在无需大规模污泥回流的前提下就能使出水保持较低的硝酸盐浓度。

目前，较典型的双污泥系统是Dephanox工艺和A 2 NSBR工艺，单污泥系统的代表是UCT工艺。

2.2 生物膜反硝化除磷脱氮工艺有关学者对生物膜法除磷进行了深入细致的研究。

1994年,Keren-Jespersen等考察固定生物膜反应器除磷效果时首次发现,通过厌氧(2 h )/缺氧(4 h )交替环境可培养出富集DPB的反硝化生物膜，且在厌氧段可释放0.52 mgPO 3-4- P / mgHAc，在缺氧段可吸收2.0 m gPO 34 P / mgNO -3- N,而剩余干污泥中磷的含量已达到8%〜10%,该试验为用生物膜法实现反硝化除磷提供了依据。