反硝化聚磷菌在污水处理中的应用
反硝化聚磷菌在污水处理中的应用
摘要：综合国内外反硝化除磷技术的最新研究，着重分析反硝化聚磷菌的脱氮除磷机理和对反硝化除磷工艺有较大影响的各种因素，介绍反硝化聚磷菌在污水处理中的应用及目前反硝化除磷技术在工艺上的研究进展。
关键词：反硝化生物除磷脱氮反硝化聚磷菌
随着人类生活水平的不断提高和工业生产的快速发展，带来越来越严重的水质污染问题。废水的强化生物除磷过程因具有经济性的优势而得到广泛运用。在强化生物除磷过程中，聚磷菌(PAoS)起着关键的作用，这类微生物能够以氧等物质作为电子受体将废水中的磷聚集在细胞内以聚磷酸盐的形式储存⋯1。一般认为，聚磷菌分为两种，兼性厌氧的反硝化聚磷菌(DenitrifyingPhosphate—Accumulating Organisms，DNPAOs，或Denitrifying Phosphorus
Removing Bacteria，DpB)[2]和好氧聚磷菌，其中反硝化聚磷菌能利用氧或硝酸盐作为电子受体，而好氧聚磷菌只能利用氧作为电子受体[3]。近年来，反硝化除磷技术以其独特的优势已成为废水生物处理技术领域的研究热点。本文综合国内外最新研究，着重介绍反硝化聚磷菌脱氮除磷机理和在污水处理中的应用及目前反硝化除磷技术在工艺上的研究进展。
1 DPB脱氮除磷的基本原理
DPB被证实具有和好氧聚磷菌极为相似的代谢特征[6~8]。Kuba等从动力学性质上对这两类聚磷菌进行了比较，认为以硝酸盐作为电子受体的DPB有着和好氧聚磷菌同样高的强化生物除磷性能[9-10]。因DPB是兼性厌氧菌，它利用生物体内合成的高分子聚合磷酸盐在厌氧/缺氧交替变化中进行生物除磷。
(1)在厌氧条件下，将细胞内的聚磷酸盐Poly—P以溶解性的磷酸盐形式释放到溶液中；同时，利用此过程中产生的能量将酵解产物低级脂肪酸(如乙酸盐或丙酸盐等)，合成有机储备物质聚β一羟基丁酸酯(poly—β—hydroxybu—tyrate，PHB)颗粒作为下一阶段的电子供体，此时表现为磷的释放[6，l1-12]，即磷酸盐由微生物体向环境转移。
(2)当微生物进入缺氧环境后，它们的活力将得到恢复，并在充分利用基质的同时(如PHB及内源碳)，大量吸收溶解态的正磷酸盐，在细胞内合成含能高的多聚磷酸盐并加以积累[9,13-14]，这种积磷作用大大超过微生物正常生长所需的磷量，可达到细胞干重的6%左右，甚至有报道可达8%，此阶段表现为磷的吸收。同时还存在将硝酸盐当作电子受体，进行还原产气的过程，表现为环境中氮的去除。DPB在不同环境下的生理活动见图1。
2 DPB在污水处理中的应用
2．1 DPB脱氮除磷特性
反硝化除磷技术的发现是生物除磷的最新研究成果，是一种高效、可行的污水除磷脱氮技术。它的最大优点是节省大量的曝气量，而且减少剩余污泥量，反硝化除磷能节省30%的o2消耗量，相应减少50%的剩余污泥量。反硝化除磷与传统生物除磷技术相比，能使生物除磷与反硝化脱氮为同一种反硝化聚磷菌在一个生理过程中完成，将两者有机地合二为一。这是该技术可节省能源和资源的原因，也正是这个原因，上述一系列工艺被誉为适合可持续发展的绿色除磷脱氮工艺。
Kuba[9]等在研究厌氧/缺氧SBR工艺的运行特征时发现C/N值为3．4时，除磷率几乎达到100% 。
李相昆等[15]对接触氧化、SBR、A/O、A2/O和双污泥系统的活性污泥做了好氧吸磷和缺氧吸磷的静态烧杯试验。结果表明，SBR、A2/O、双污泥系统的污泥在好氧和缺氧条件下均有很好的吸磷效果，其中双污泥系统污泥的缺氧吸磷速
率和反硝化速率最大。而且在缺氧条件下，当N03 充足时，其浓度对吸磷效果影响不大，吸磷速率为7．52 mgPO4 3- P/(gMLVSS·h)，反硝化速率为9．74 mgN0x一N/(gMLVSS·h)。在厌氧条件下，以蔗糖为碳源的释磷量最小，释磷速率亦最低，而以CHsC(X)Na为碳源的释磷量和释磷速率均最大，释磷速率为4．2 nag．PO4 3- 一P/(gMLVSS·h)。
李勇智等[16]也采用厌氧/缺氧SBR反应器对以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程进行了研究。结果表明，反硝化聚磷菌完全可以在厌氧/缺氧交替运行条件下得到富集。稳定运行的厌氧/缺氧SBR反应器的反硝化除磷效率>90%，出水磷浓度 2．2 影响因素 对于反硝化除磷工艺效果的影响因素较多，主要集中在电子受体、氧含量、pH、碳源和菌种竞争等方面。 (1)批量试验结果表明，初始硝态氮浓度越高，缺氧吸磷的速率就越快[17]。如果硝酸盐氮不充分，甚至为零，一方面会降低缺氧培养时的吸磷量，另外会导致缺氧培养时的二次放磷 3，对于筛选造成干扰。在碳源(电子供体)充足的前提下，NCh-的含量(电子受体)是决定缺氧吸磷是否完全的限制性因素[18]。 (2)Brdjanovic等l19J报道周末或大雨导致污水厂低负荷运行，即使再恢复到正常运行负荷时，系统除磷效率也会发生严重恶化。令云芳等的研究也表明[20]，工艺中厌氧条件对DPB吸收转化进水中易降解的有机物CODRB和释磷极为 重要，而缺氧段的低IX)也是实现反硝化吸磷的重要因素。因此，厌氧段和缺氧段的DO的质量浓度通常控制在0．1～0．2 mg/L。另外，如果在以氧作为电子受体吸磷的条件下长期运行，普通№大量繁殖和生长，而DPB不再是系统中的优势菌种，并且将逐渐从系统中被淘汰掉，反硝化除磷失效。 (3)pH值对DPB厌氧释磷影响较大，在一定pH值范围内，随着pH值的升高则释磷量也升高，但当pH值达到8以上时释磷量反而下降[21]。有研究结果表[22]，pH值对DPB反硝化除磷系统和传统除磷系统的影响有相似之处，当pH值为8时会出现磷酸盐沉淀。根据任南琪等的报道[23]，缺氧段pH值为7．0±0．1，厌氧段pH值为7．0～8．0时，在较高的pH值条件下脱氮除磷效果最好；当厌氧段pH为8．0时，厌氧结束时，释磷是最充分的，缺氧结束时，磷的去除率最高70%，磷的释放、吸收和硝酸盐反硝化始终保持最高的反应速率，并且硝酸盐的去除率最高。 (4)有机基质类型对胞内聚合物的合成有很大的影响，其中，PHB和糖原的合成与降解，在反硝化聚磷菌的释磷和吸磷过程中起着十分重要的作用。在厌氧条件下合成的PHB越多，则好氧条件下聚磷合成量越大，除磷效果越佳；但随着糖原含量的上升，污泥的除磷能力迅速下降[13]。王亚宜等[17]报道：增大进水有机负荷，提高COD/TN比值(4～7之间)，可以增强工艺脱氮除磷效果和系统稳定性，但当COD/TN高达9以上时，虽然脱氮可保持稳定，但缺氧吸磷受到抑制，系统缺氧吸磷比例下降，好氧吸磷比例提高。 (5)Liu[24]认为，如果用葡萄糖作外碳源，容易引发聚糖菌(Glycogen Accumulating Organism，简称GAOs)与聚磷菌的竞争。Satoh的理论[25]认为，如果好氧段进水中的氨基酸或蛋白质含量过低，聚磷菌的生长速率就会减慢，从而导致聚糖菌占优势。但是T Saito等报道[26]：系统中N0 的积累可能是造成聚糖菌繁殖的主要因素，因为NOr的积累抑制PAOs的生理活动，而增强了GAOs的生理活动。另外如果在以氧作为电子受体吸磷的条件下长期运行，普通PAOs大量繁殖和生长，而DPB不再是系统中的优势菌种，也将逐渐被淘汰掉，反硝化除磷失效。 2．3 应用 随着微生物学和生物化学的发展以及人们对生物技术的掌握，脱氮除磷技术由以单纯工艺改革向着以生物学特性研究、促进工艺改革的方向发展，以达到高效低耗的目的。 目前，满足DPB所需环境和基质的工艺有单、双两级。在单级工艺中，DPB细菌、硝化细菌及非聚磷异养菌同时存在于悬浮增长的混合液中，顺序经历厌氧/缺氧/好氧三种环境。最具代表性的是BCFS工艺。在双级工艺中，硝化细菌独立于DPB而单独存在于某反应器中。双级工艺主要有Dephanox和A2NSBR等[27]，见表1。 3 结语 (1)反硝化聚磷菌DPB具有在缺氧环境吸磷，能使吸磷和反硝化(脱氮)这两个生物化学过程借助同一种细菌在同一种环境下一并完成的特点，故在工艺环境中有不仅可以节省对碳源的需要，而且吸磷过程在缺氧段内完成可节省曝气所需要的能源，产生的剩余污泥量也大为降低等诸多优点。 (2)反硝化聚磷过程在废水的强化生物除磷过程占有重要的地位，具有良好的应用前景。随着学科和技术的发展，基础研究向工艺改革的转化，反硝化除磷技术必将得到更多的应用和更大的重视。来源：陈靖何泽超张陵
处理城市污水的反硝化脱氮除磷新工艺研究进展
、城乡与环境
ｌ■
处理城市污水的反硝化脱氮除磷新工艺研究进展①
谭斌
（武汉和创建筑工程设计事务所有限公司 湖北武汉４３００７０）
［摘 要］反硝化脱氮除磷可以实现同步反硝化脱氮和除磷，代表了当前污水处理可持续发展战略的发展趋势。本文对反硝化脱氮除磷的新工艺进行了重
点介绍，这些工艺充分发挥了反硝化聚磷菌的优势，可提高处理效率、简化操作、降低处理费用，成为目前脱氮除磷工艺技术研究的热点和重点。
［关键词］反硝化聚磷菌 反硝化脱氮除磷 污水处理
中图分类号：ｕ６６４．９＋２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９ ９１３Ｘ（２０１０）１６—０１２４—０１
水体富营养化使得水体的各种功能（使用功能、养殖功能等）都大幅下降 甚至消失，因而对氮、磷制定的排放标准也越来越严格，城市污水脱氮除磷的
任务越来越艰巨。生物法被广泛应用于城市污水脱氮除磷中，传统的工艺有
Ａ ２／０、ＵＣＴ、ＳＢＲ等，但我国城市生活污水低Ｃ／Ｎ导致脱氮除磷效率低下。 反硝化聚磷（ＤＰＢ）无疑为脱氮除磷工艺提出了新思路…。它使得脱氮和除磷
可以在同一反应器内同时发生，推动了强化除磷工艺的发展，被认为是一种可
持续的污水处理工艺 ｊ。
１微生物反硝化脱氮除磷机理
厌氧段，ＤＰＢ分解胞内多聚磷酸盐，释放正磷酸盐所获得的能量来合成反
硝化聚磷菌的胞内物质聚轻基烷酸（ＰＨＡ）：缺氧段，ＤＰＢ以硝酸盐氮或亚硝酸盐
氮作为氧化胞内ＰＨＢ的电子受体，利用降解厌氧段储存于体内的ＰＨＢ产生的能
量ＡＴＰ，大部分供给自身细胞的合成和维持生命活动，一部分则用于过量摄取
水中的无机磷酸盐，并以Ｐｏｌｙ—Ｐ的形式储存在细胞体内：同时硝酸盐或亚硝酸 盐被还原为氮气，实现同步反硝化和除磷。
２反硝化脱氮除磷新工艺 ２．１ Ｄｅｐｈａｎｏｘ工艺
Ｄｅｐｈａｎｏｘ２Ｅ艺流程如图１所示，该工艺解决了反硝化菌和聚磷菌对碳源的
竞争问题，同时亦巧妙解决了活性污泥系统培养硝化菌需要的较长ＳＲＴ这一不
反硝化聚磷的生物除磷脱氮
２００６年第２７卷第３期
反硝化聚磷的生物除磷脱氮
邓立鸣
（广州市城市规划勘测设计研究院）
摘 要： 随着反硝化聚磷茵的发现出现了新型的反硝化聚磷的生物除磷脱氮工艺。探讨了反硝化除磷的机理及工
艺运行效果。分析了新型的反硝化除磷脱氮工艺与传统的工艺相比的优势及该新型工艺的创新之处。并对工艺的应 用及发展趋势进行了探讨。 关键词： 污水生物处理； 除磷脱氮； 厌氧； 缺氧；好氧； 反硝化聚磷
含有大量营养物质的废水排入水体所引起的富
营养化现象在世界各地日趋严重，已经成为人类所
面临的严重水环境问题之一。引起水体富营养化的
各类物质中，通常以氮 磷为制约因子。我国颁布的
国家《污水综合排放标准》（ＧＢ８９７８－－１９９６）也明确
了所有排污单位氨氮和磷酸盐排放标准，其中磷酸
盐＜Ｏ．５ ｍｇ／Ｉ 。为此，城市污水处理厂必须采取除
磷脱氮的措施。生物除磷脱氮技术由于同时去除有
机物、氮、磷污染物、成本低等优点而得到应用和成
为研究热点。
在生物除磷脱氮中，国际普遍认可和接受的传
统的生物除磷理论是ＰＡＯ原理，即“好氧聚合磷酸
盐（Ｐｏｌｙ—Ｐ）累积微生物”一ＰＡ０（Ｐｏｌｙｐｈｏｓｐｌ１ａｔｅ
Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇ Ｏｒｇａｎｉｓｍｓ）摄／放磷原理。近几年研
究发现，除ＰＡＯ可在好氧状态下过量摄磷外，另一
种细菌——兼性厌氧反硝化聚磷菌ＤＰＢ（Ｄｅｎｉｔｒｉｆｙ—
ｉｎｇ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｍｏｖｉｎｇ Ｂａｃｔｅｒｉａ）能在缺氧环境
存在硝酸盐条件下过量吸磷。由此出现了新型的反
硝化聚磷生物的除磷脱氮。新型的反硝化聚磷生物
的除磷脱氮与传统厌氧／缺氧／好氧的除磷脱氮相
比，不同之处在于前者利用了原本只用于脱氮的反
硝化菌同时具有摄磷的功能，即反硝化聚磷菌同时
进行反硝化脱氮与除磷。因此，其比传统的生物除磷
脱氮具有产泥量少等诸多优点。文中对反硝化聚磷
的生物除磷脱氮理论及应用进行了研究。
生物脱氮除磷
生物脱氮除磷工艺及研究
随着水体富营养化问题的日渐突出，污水综合排放标准日趋严格， 污水处理技术逐渐从以单一去除有机物为目的的阶段进入既要去 除有机物 又要脱氮除磷的深度处理阶段。生物脱氮除磷技术是经济' 高效的脱氮除 磷技术，在污水处理领域已得到广泛的应用。
1反硝化除磷机理
生物脱氮除磷主要是利用反硝化达到除磷的目的。生物脱氮除磷 是 在厌氧/缺氧环境的交替运行的条件下，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，该微生物能利用氧气或硝酸根作为电子受 体，通过他们的代谢作用同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到除磷脱氮 的目的。对于反硝化除磷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聚磷菌(PAO)可分为两类 菌属，其中一类PAO只能一氧气作为电子受体，而另一类则既能以氧气 又能以硝酸盐作为电子受体，因此他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PAQ他们在一定的 程度上都具有反硝化能力，该能力能否表现出来关键在于厌氧/缺氧这种 交替运行的环境条件是否得到了强化。而J.Y.Hu等通过试验发现厌氧/缺 氧SBR系统中存在一类能以氧气'硝态氮' 和亚硝态氮作为电子受体的 聚磷微生物，因此他将厌氧/缺氧型反硝化聚磷污泥系统的两类微生物的 两类微生物菌属假说扩增到三类和硝酸盐氮，也能以亚硝 酸盐氮作为电子受体的类聚磷微生物。
细菌可以通过厌氧/缺氧条件的驯化培养大量富集；在缺氧条件下能产生 分别或同时利用氧气，亚硝酸盐、硝酸盐作为电子受体的DPBo并且通 过胞内PHB和糖原质的生物代谢作用来过量吸收磷，其代谢作用与传统 PAO相似。DPB体内包含3类内聚物：PHB糖原和聚磷颗 粒。首先在厌 氧条件下，DPBS过厌氧释放磷获取能量体内合成PHB在缺氧条件下
DPB可利用3种物质作为电子受体完成磷的摄取，同时完成反硝化过 程，PHB消耗和聚磷颗粒的生长同时进行。糖原在这个过程中维持细胞 内的氧化还原平衡；在厌氧段糖原消耗用于有机物的降解和磷的释放， 在缺氧段又重新生成，从而调节细胞内物质和能量平衡。
污水处理新型除磷工艺研究进展
污水处理新型除磷工艺研究进展
摘要：本文通过文献综述的方法总结了国内外城市污水处理除磷工艺的两类主要方法，生物除磷和化学沉淀法除磷是应用最广泛的除磷方法，在此基础上衍生出了多种新型的工艺技术，通过对比了常见除磷方法的优缺点、常见生物和化学除磷工艺、新型生物除磷工艺，总结出强化生物除磷（EBPR）是最有潜力的除磷方法。此外，从PAO/GAO的角度探讨了其对EBPR系统的影响。
关键词：
强化生物除磷；聚磷菌；聚糖菌；生物除磷
引言：
近年来，随着我国经济的快速发展，城市化和工业化的发展进程不断加快，大量未经处理的污水直接排入到水体，使得水体中的污染物含量不断增加。污染物中氮、磷含量的增加使水体中的藻类和其他浮游生物大量繁殖，导致了水体富营养化，不仅威胁到了水生动物的生存环境，也威胁到了人类身体健康。磷在水体中的存在形态根据物理特性分为溶解态和颗粒形态，根据化学特性可以分为正磷酸盐、聚合磷和有机磷酸盐，磷酸盐被认为是导致淡水富营养化的关键性因素。磷还是一种不可再生资源，因此，污水中磷的去除和回收对可持续发展至关重要，从废水中回收磷也是解决磷污染问题的方法之一[1]。
现有除磷技术包括生物除磷、化学沉淀、离子交换、电化学吸附和膜过滤法等，应用最广泛的是生物除磷法和化学沉淀法除磷，两种技术相对较成熟，衍生了许多新型工艺。
1传统除磷方法
1.1生物除磷 生物除磷所用到的微生物为聚磷菌(PAOs)，聚磷菌在厌氧和好氧环境中表现出不同生物活性，在厌氧环境下，聚磷菌将吸收的物质转化为PHAs储存在体内，同时释放正磷酸盐，完成厌氧释磷过程[2]。在好氧环境中，聚磷菌过量吸收废水中的磷贮存在体内，最终通过排放富磷污泥来达到除磷的目的。生物除磷相比于其他物理、化学方法会对环境更加友好，不会产生多余的产物。目前研究者已经从活性污泥中分离出60多种PAOs，大型的污水处理厂中普遍存在的主要聚磷菌有Tetrasphaera和聚磷假丝酵母菌（Acumulibacter），二者具有协同作用。
环境微生物作业,硝化,反硝化细菌
反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的运用
摘要：微生物法在污水处理过程中起到十分重要的作用。其中反硝化细菌与反硝化聚磷菌在污水处理中运用更为广泛，本文就对这两种细菌的研究情况作一些简单概述。
关键词：反硝化细菌；反硝化聚磷菌；自养反硝化；好氧反硝化
随着人类生活水平的不断提高和工业生产的快速发展，带来越来越严重的水质污染问题。寻求新的高效污水处理办法也是现在的一大研究方向，微生物处理法在污水处理中有着广泛的运用。本文着重介绍两种细菌：反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的一些运用。
一．反硝化细菌
反硝化细菌(Denitrifying bacteria) 是一类兼性厌氧微生物,当处于缺氧环境时,反硝化细菌可用硝酸盐、氮化物等作为末端电子受体。有些反硝化细菌能还原硝酸盐和亚硝酸盐,有些反硝化细菌只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。
反硝化细菌与污水除氮原理：污水中的含氮有机物经过异养菌的氨化作用转变为氨氮,再经过硝化细菌的硝化作用将氨氮转变为亚硝酸盐和硝酸盐态氮,最后经过反硝化细菌的反硝化作用将亚硝酸盐和硝酸盐还原为NO、N2O ,并最终变为N2 ,从而将含氮物质从污水处理系统中排出。当环境中有分子态氧存在时,反硝化细菌氧化分解有机物,利用分子态氧作为最终电子受体。在无分子态氧存在下,反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体,有机物则作为碳源及电子供体提供能量。在污水处理中,当溶解氧(DO) 小于或等于0.15mgPL 情况下,反硝化细菌利用污水中的有机碳源(污水中的BOD) 作为氢供体,以硝酸态盐作为电子受体,将硝酸盐还原为NO、N2O 或N2 ,这既可消除污水中的氮,又可恢复环境的pH
稳定性,对污水处理系统的正常运行起重要作用。在污水处理中反硝化细菌种类很多。
影响污水脱氮过程中反硝化反应的因素：
1.有机碳源：一般认为,当污水中的BOD5PT2N 值> 3～5 时,即可认为碳源是充足的,此时不需要补充外加碳源。甲醇作为碳源时反硝化速率高,被分解后的产物为CO2 和 H2O ,但处理费用较高。污水处理系统中碳源的种类不同可导致反硝化细菌的类群及反硝化活性不同。 2.ph值：反硝化过程最适宜的pH 范围为6.15～7.15 ,不适宜的pH 值会影响反硝化细菌的生长速率和反硝化酶的活性。当pH 值低于6.10 或高于8.10 时,反应受到强烈抑制。反硝化反应对NO-或NO-2 的消耗有助于pH 值保持在所需范围内并可补充在硝化过程中消耗的一部分碱度。
污水处理—硝化与反硝化
污水处理—硝化与反硝化
反硝化反应过程：在缺氧条件下，硝酸盐被反硝化细菌还原成为氮气和氧气。反硝化细菌利用硝酸盐作为电子受体，有机物或者无机物作为电子供体，从而获得能量。反硝化反应过程需要在缺氧（n）条件下进行，其相应的反应式为：
1.反硝化反应方程式：C5H7O2N+5H2O+4NO3-→5NO2-+CO2+7H2O
2.反硝化过程总反应式：C5H7O2N+2.5NO3-+3.5H2O→0.5N2+CO2+5H2O
通过上述反应过程的物料衡算可知，在反硝化反应过程中，将1克硝酸盐氮还原为氮气需缺氧2.86克，同时产生0.57克有机物或无机物作为电子供体。在反硝化反应过程中，氮元素的转化经历了以下几个过程：硝酸盐NO3-→亚硝酸盐NO2-→一氧化氮NO→氮气N2.
三、硝化反硝化反应过程
硝化反硝化反应过程：硝化反应和反硝化反应是一个连续的过程，需要在好氧条件下进行硝化反应，然后在缺氧条件下进行反硝化反应。硝化反应将氨氮转化为硝酸盐氮，反硝化反应将硝酸盐氮还原为氮气。硝化反硝化反应过程是一种高效的污水微生物脱氮方法，可以有效地去除污水中的氮元素。
四、污水硝化反硝化脱氮处理技术的应用
污水硝化反硝化脱氮处理技术是一种成熟的污水处理方法，已经被广泛应用于城市污水处理厂和工业污水处理厂中。该技术可以有效地去除污水中的氮元素，降低氮污染物排放，保护水环境。同时，该技术具有工艺简单、运行成本低等优点，适用于不同规模的污水处理厂。
好氧池是指充氧池，其溶解氧浓度一般不小于2mg/L。其主要功能是降解有机物和进行硝化反应。
当除磷为主要目标时，应采用厌氧/好氧工艺。其基本工艺流程如下：
当除氮为主要目标时，宜采用缺氧/好氧工艺。其基本工艺流程如下：
如果需要同时脱氮除磷，则应采用厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）工艺。在厌氧条件下，VFA（挥发性脂肪酸）、PHA（聚羟基脂肪酸）、PO（磷酸盐）和PP（多聚磷酸盐）可以被PAOs吸收和转化为PHA。在这个过程中，PP高能键断裂并释放能量，同时释放磷酸盐，导致磷酸盐浓度升高。这恰好有利于PAOs的生长和繁殖。在好氧条件下，与厌氧条件相反，PAOs吸收Po并形成PP，PHA则成为能源。如同厌氧过程所述，PP是吸收PO所需的能量物质，也为下一次代谢周期做准备。同时，PAOs分裂生成新的细胞。但是，由于PO含量降低，将会限制其生存和繁殖。因此，必须通过人为过程使PO含量升高，完成一个完整的生命周期。如果不进行循环，聚磷菌是无法完成完整的生命周期的。
反硝化除磷技术概述
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反硝化除磷技术概述
土建学院季斌
摘 要：反硝化除磷技术是废水生物除磷的一个新方式，能够解决废水处理工艺运行中碳源 不足、污泥产量大和好氧阶段曝气能耗大等问题， 因而受到环境保护领域的关注。 文章对反
硝化除磷的机理、影响因素、现有工艺及研究现状做出综述。
关键词：废水处理；反硝化除磷； DPBs ;缺氧吸磷
Abstract: As a new way to achieve waste water biological phosphorus removal, denitrifying
phosphorus removal tech no logy can resolve problems such as orga nic deficie ncy, large product
ion of sludge and big energy consumption. It gets much attention from environmental protection doma
in. The mecha ni sms, effect factors, processes and research status of den itrify ing phosphorus
removal were reviewed and discussed in the paper.
Key words :wastewater treatment; denitrifying dephosphatation ; DPBs ； anoxic phosphorus
uptake 污水脱氮除磷技术因能有效控制水体富营养化， 因而是现阶段污水生物处理技术研究的热
点问题。传统的生物脱氮除磷是利用硝化菌和反硝化菌脱氮、聚磷菌 PAOs（Phosphorus
accumulating organism）除磷达到去除目的。由于释磷和反硝化菌反硝化都需要碳源，两种菌 争夺进水中的碳源，当可用碳源量不足时，磷的去除效率将受到影响。 1993年荷兰Delft大
反硝化除磷技术处理低碳源污水
反硝化除磷技术处理低碳源污水 丁学军 （肇庆市肇水污水处理有限公司） 摘要：常规ＡＶＯ工艺处理低碳源污水时，在厌氧段，聚磷菌无法与外回 流回来的硝酸盐氮竞争有限的碳源，影响其放磷，直至影响到好氧段的超量 吸磷，需要投加药剂以辅助除磷。ＢＣＦＳ” 除磷工艺同样要化学辅助除磷，并且 也不适用于现行的ＡＶＯ工艺建筑构造。以肇庆市第一污水处理厂工艺运行 管理为例，大量试验表明，改变ＡＶＯ工艺运行参数，在厌氧段，反硝化除磷菌 可以利用有限碳源同时进行反硝化和除磷，好氧段的硝化功能没有改变，如 此处理低碳源污水，可以达到国家一级Ａ的排放标准，并且，能耗大大降低， 污泥的产量也减少三成。 关键词：低碳源污水反硝化除磷 ＡＶＯ工艺作为目前能同步脱氨除磷的工艺中最简单的一种，广 泛应用于国内外的污水处理厂 ｌ。但生物除磷脱氮间亦存在矛盾，主 要有泥龄、碳源。在厌氧区，外回流回来的浓缩污泥混合液中有硝酸 盐氨，在低ＤＯ环境下，进行反硝化，与聚磷菌竞争碳源，它处于绝对 优势。遇低碳源污水，势必影响到聚磷菌的释磷，进而影响到在好氧 段的超量吸磷，降低了磷的去除率。有研究表明，在活性污泥中存在 反硝化除磷菌（ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｎｇ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｂａｃｔｅｒｉａ，ＤＰＢ）， 它们在缺氧条件下进行反硝化脱氨的同时，可以摄取磷。它的优点是 节省碳源和能量。利用有限的碳源既去氮又除磷 。本厂结合实际情 况，开发出一套适合本厂的有效工艺管理模式。 １试验材料与方法 １．１装置研究反硝化除磷菌在厌氧池的反硝化聚磷过程。２Ｌ 的广口瓶，磁力搅拌器。在广口瓶中，按一定比例加入低碳源原水 和回流液，然后慢慢搅拌，使污泥不会自然沉降，模拟厌氧池进行 反应。 １＿２入水水质实验用原水全部采用本厂预处理进水口的进水， 水质如下：ＣＯＤ≤１００ｍｇ／Ｌ，ＴＮ平均值１２．３６ｍｇ／Ｌ，ＮＨ３一Ｎ平均值 ９．１３ｍｇ／Ｌ，ＴＰ平均值１．２ｍｇ／Ｌ，ＳＳ平均值６６ｍｇ／Ｌ，ＮＯ３－－Ｎ平均值 ２．１ ５ｍｇ／Ｌｏ １．３测试参数入水与外回流污泥混合液用不同的比例进行混 合，测试系统ＴＰ，ＮＯ３－－－Ｎ，ＮＨ。一Ｎ，ＣＯＤ的变化规律。 １．４分析方法【４］ ＣＯＤ：ＣＯＤ测定仪，江苏电分仪器厂；ＮＨ。一Ｎ：纳氏试剂分光光 度法；ＮＯ３－－－Ｎ：紫外分光光度法：ＴＰ：过硫酸钾消解一钼酸铵分光光 度法；ＴＮ：过硫酸钾消解一紫外分光光度法；ＳＳ：重量法。 ２结果与讨论 由预处理过来的进水与外回流回来混合污泥液混合在一起，稍 沉降之后取其上清液，测定ＣＯＤ，ＴＰ，Ｎ０３－－Ｎ，ＮＨ。一Ｎ，然后，放在 磁力搅拌器上，慢慢搅拌反应２～３小时。再自然沉降，再取其上清 液测ＣＯＤ，ＴＰ，ＮＯ３－－Ｎ，ＮＨ。一Ｎ数据如表１示。 表１ Ｔａｂ．１ 常规的ＡＶＯ工艺，磷在厌氧区因为ＤＯ低，为了自身的生存，摄 取小分子物质，然后大量释放磷。但在本实验中，明显不仅没有释磷， 反而随着反硝化的进行，ＮＯ３－－Ｎ越来越低，总磷也会跟着下降。直 到可溶性ＣＯＤ降至最低，反硝化反应趋于缓慢，总磷的下降速率也 会变得缓慢。这个过程至少可以保持三个小时以上。如果可溶性 ＣＯＤ尚未降至最低，反应会继续进行，直到ＮＯ３－－Ｎ降到一定浓度 时，总磷开始升高，聚磷菌开始释磷。 对于低碳源污水，不会反硝化 到这个程度。分析认为，在进水与回流液混合体系中，存在大量硝酸 盐氨，而游离氧很低，甚至几乎没有的条件下，反硝化除磷茵（ＤＰＢ） 以硝酸盐氮作为电子接受体，利用硝酸盐氮中的氧进行呼吸，将硝酸 盐氮还原为氮气或Ｎ Ｏ，同时，大量吸收磷。可用如下方式描述 】： Ｃ，Ｈ Ｏ，＋Ｏ １ ６ＮＨ４＋＋０．２ＰＯ ０一十Ｏ．９６ＮＯ３一——＋ １１７ ０．１ ６Ｃ５Ｈ７ＮＯ２＋１ ２ＣＯ２＋Ｏ．２ＨＰＯ３（聚磷）＋１．４ＯＨ一＋Ｏ４８Ｎ２＋０９６Ｈ２Ｏ 对于低碳源，低浓度污水，这个除磷效果可以满足生产需要。实 验显示，该反应只能去除小量氨氦，还需要在曝气区进行硝化反应。 荷兰Ｄｅｌｆｔ大学的研究表明，反硝化除磷菌的活性约为聚磷菌总活 性的５０％，与常规的生物去氨脱磷工艺相比，反硝化除菌所需的 ＣＯＤ量减少３０％（以生活污水计），因此，反硝化除磷还可以起到降 低污泥产量的作用 】。 ３应用 ３．１生产工艺本厂的工艺流程如图 示． 图１：生产工艺流程 Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ 本厂设计为ＡＶＯ工艺，进水经预处理之后与外回流污泥混合液 进入厌氧。常规处理过程是在厌氧进行释磷，然后在缺氧反硝化脱 氨，在曝气池进行硝化和聚磷。现在，控制厌氧区ＤＯ，ＭＬＳＳ， ＮＯ３－－Ｎ，以及水力停留时间，配合低碳低浓度污水与回流液形成一 个特殊环境，促使反硝化聚磷菌（ＤＰＢ）在此区进行反应。然后再流向 后面的缺氧，好氧区进行反应。 由上图可知，在厌氧段，外回流污泥的吸附作用，去除了大部分 ＳＳ和ＣＯＤ，同时主要由外回流带来的ＮＯ３－－Ｎ反硝化作用又去除 可溶性的有机小分子物质，并将磷以ＨＰＯ。（聚磷）形式存于活性污 泥中。在缺氧段，在工艺上调整，从好氧区内回流量达３００％，回流液 携带较高的ＤＯ，使得缺氧段的ＤＯ比厌氧段要稍为高，可溶性 ＢＯＤ已比厌氧段少，反硝化细菌只能进行常规的反硝化过程，但它 的反硝化能力没有常规ＡＶＯ工艺的反硝化能力高。在好氧段，聚磷 菌的吸磷能力因没有厌氧的放磷而显得作用不大。硝化细菌因没有 聚磷菌与它竞争ＤＯ，它的硝化能力增强，进水本来就低碳低浓度， 稍稍曝气，以不让活性污泥自然沉降就可满足Ｄ０需要。就是这个过 程已经大大降低能耗。 ３．２生产应用情况本厂５月下旬以来，主要都是低碳低浓度污 水，采用常规的除磷工艺运作，效果较差，需要额外投加药剂以辅助 除磷。６月以来，改变运行工艺参数，诱导训养ＤＰＢ，利用反硝化除 磷这现象，取得良好效果。出水各项指标均达到一级Ａ排放标准，如 表２示： 表２ Ｔａｂ．２ ５月，每削减１００吨ＣＯＤ，产泥量为２２０吨，而６月份，每削减 １００吨ＣＯＤ，产泥量为１６６吨，比常规处理工艺产泥量减少３２％。 ４结论 ４．１常规工艺参数运行处理低碳低浓度污水，聚磷菌无法与反 硝化细菌竞争得到有限的ＢＯＤ，厌氧放磷受到限制，直接影响到好 氧阶段吸磷，除磷效果差。 ４．２利用反硝化聚磷技术，不用改变建筑物的结构，只要调整相 应的工艺参数，就可以处理低碳低浓度污水达到排放标准，并且大大 降低能耗。产泥量亦减少，取得良好经济效果。 参考文献： …高艳玲．《污水生物处理新技术》．中国建材工业出版社 【２】《城市污水处理厂的运行调度》． 【３】《氧化沟污水处理理论与技术》邓荣森，化学工业出版社 【４】《水和废水监测分析方法》． ｆ５】付乐等．《低碳源城市污水的强化脱氨除磷工艺研究》．中国给水排水， ２００９ １．
反硝化与聚磷菌争夺碳源导致A2O总磷超标的调试过程
反硝化与聚磷菌争夺碳源导致A2O总磷超标的调试过程
A2O工艺是一种将好氧、厌氧和好氧的生物处理过程结合起来的工艺，常用于城市污水处理厂的二级处理。在A2O工艺中，总磷的去除是一个重要指标，因为高浓度的总磷会对水体产生污染，导致水质恶化甚至生态系统的破坏。
总磷的去除主要通过生物法进行，其中反硝化是一个关键步骤。在好氧区域，AO菌通过吸附磷酸盐来去除总磷；而在厌氧区域，反硝化菌利用有机物质与硝酸盐反应，产生氮气并释放出可用碳源。然而，当系统中存在过多的反硝化菌时，它们会争夺AO菌所需的有机物质，导致AO菌无法正常工作，从而引起总磷的超标。
要解决A2O总磷超标的问题，可以采取以下调试措施：
1.检查系统操作：首先，检查AO和反硝化区域的操作参数是否正常，如溶解氧浓度、温度、pH值等。确保系统运行在最佳条件下。
2.调整好氧区域和厌氧区域的比例：根据系统的具体情况，适当调整好氧区域和厌氧区域的比例，增加AO菌获取有机碳的机会，减少反硝化菌的数量。
3.增加有机碳源的供应：通过增加有机碳源的投加量，增加AO菌的可用碳源，从而降低反硝化菌的争夺，促进总磷的去除。可通过投加有机物质如醋酸钠、甲酸钠等来实现。
4.增加污泥的回流比例：增加污泥的回流比例可以增加AO菌的数量，从而提高总磷的去除效率。但需要注意控制回流量，以免过多的回流对系统造成冲击。 5.消除污泥飘浮现象：如果系统中存在污泥飘浮现象，应及时采取措施消除，以提高污泥的沉降性，保证污泥中含有较高的AO菌浓度。
6.定期监测和调整：通过对系统的定期监测，如采样分析总磷浓度、AO和反硝化菌群的数量等，及时发现问题并进行调整。
总之，A2O总磷超标的调试过程主要涉及优化系统操作、调整好氧区域和厌氧区域比例、增加有机碳源供应、增加污泥回流比例、消除污泥飘浮现象以及定期监测和调整等措施。通过这些调试，可以有效提高A2O工艺的总磷去除效率，保护水质和生态环境。
反硝化除磷
反硝化除磷
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Ｏ2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—缺氧ＳＢＲ(anaerobic/anoxicSBR,简称Ａ