郑嘉洲

摘要：本文从常规填料挂式尼龙作为载体形成厌氧/好氧交替生物膜反应器，寻找合适条件并在生物膜上富集聚磷菌出发，使废水中的磷和COD等污染物得以高效稳定地去除。生物膜工艺与强化生物除磷和化学除磷法相比，剩余污泥产生量极少，大大减少了温室气体的排放量，是更为可持续的除磷方法，但是其处理过程中受到很多因素的影响，本文将对此进行探讨，以提升污水中磷处理的效率。

关键词：废水，磷处理，污染物

1、进水磷浓度对磷处理过程的影响

在废水磷处理反应器中聚磷菌在好氧阶段吸收的磷与进水中磷的浓度有一定关系，可能影响厌氧阶段磷的富集，从磷元素守恒角度来讲，只有吸收更多的磷才能释放出更多的磷。为此，为了探究进水磷浓度的影响，将进水调控为5 mg/L左右，出水均在0.5mg/L以下；为了探究进水浓度对磷出水的影响，将进水磷浓度调至12mg/L左右，此时的出水在5 mg/L左右；进一步提高进水磷浓度，将其调节至15mg/L左右时，出水磷浓度达到10mg/L；将进水磷浓度调回5mg/L，出水仍旧回复到0.5mg/L以下。当进水浓度在12mg/L左右时，反应器吸磷量大于进水浓度为5mg/L和15mg/L的情况。在实际进水中磷浓度略大于5mg/L小于12mg/L时也能达到较为良好的效果，若浓度大于12mg/L就会影响处理效率，本反应器适应进水浓度波动情况良好，能够在短时间内回到应有的处理水平。从磷富集的角度来看，富集时好氧阶段的吸磷量越大越有助于厌氧阶段磷的富集，改变进水磷浓度。上述结果表明，进水磷浓度对磷回收液的影响并非完全正向，在一定范围内增加进水磷浓度，可以加大磷的吸收量，超出范围后吸磷量下降且严重影响出水水质。有研究表明，使用SBBR反应器进行除磷实验，当进水磷浓度为30mg/L时出水情况很好，可能是长期驯化的结果，一般市政污水处理厂所使用的生物除磷工艺在处理一般生活污水中的磷时都会时常出现出水不达标的情况，需要后期再进行化学法除磷，由此可以说明本反应器的实验结果是合理的。

另外，在图1中添加了富磷回收液的浓度曲线，可以看出，进水磷浓度的上升刺激了生物膜上的磷释放，与磷回收液浓度的第一次突跃不无关系，直接导致了进水磷浓度突破50mg/L，使本回收液浓度达到鸟粪石法回收磷的标准。由此可得，聚磷菌培养或磷溶液富集过程中进水磷浓度的变化也可能影响最终的结果，在以后的研究实验中要确保进水磷浓度的稳定才能更好的进行其他因素的对比实验，否则很难排除进水磷浓度对结果产生的影响。

2、回收液中COD浓度对磷处理的影响

有研究表明生物膜吸收并蓄积废水中的磷，采用定期补充碳源方式诱导生物滤池内聚磷菌群（PAOs）充分释磷，可刺激形成高浓度的磷回收液。从聚磷菌的释磷原理上讲，在厌氧阶段需吸收V FA来获取能量，将其体内的多聚磷酸盐转变为正磷酸盐释放出来。COD的浓度要达到多少才会对磷的释放有正向影响，为何需要达到这个浓度才能继续刺激聚磷菌在回收液中释放磷，它会怎样促进富磷溶液浓度的上升。

有研究表明，当溶液中COD浓度达到1000mg/L会刺激到生物体的反映，向反应器的厌氧阶段投加高浓度乙酸钠溶液，使反应器中的COD浓度达到1100mg/L，配置一定浓度的富磷回收液观察其浓度变化，并对该过程做了沿程数据分析如图2所示，图中可看出前50min内COD浓度快速下降，从1100降到400mg/L，后150min呈平缓下降趋势，COD浓度从400降到160mg/L，最后_50min基本保持在180mg/L不再下降，说明COD的浓度直接影响了生物吸收和代谢的速度，浓度越高速度就越快；富磷溶液的磷浓度前10min小幅下降了2mg/L，后40min呈较快上升正磷酸盐浓度从17mg/L上升到23mg/L，再往后呈斜率更平缓的上升并最终达到了34mg/L，说明COD的浓度对富磷回收液释磷速度的影响没有那么明显，在整个反应过程中由于COD含量的充足，回收液中磷含量一直在上升。COD浓度可能是刺激生物体内磷元素代谢速度的关键元素，浓度越高代谢越快。在本周期内富磷回收液浓度升高了15mg消耗了900mg/L的COD，这也可以作为一个基本的标准与其他磷回收方法进行衡量。

实验可知，增加溶液中的COD浓度会对磷回收液浓度的上升有很好的刺激作用，保持回收液高浓度的条件很可能是保持厌氧回收阶段反应器中的高有机物浓度。对于富磷溶液浓度回落的现象有2种解释：第一种，当底物浓度越充足时，生物释磷过程越显著，因此释磷速率随乙酸浓度的增大而显著增加，浓度的突跃现象有可能是加快了释磷速率而导致磷溶液浓度的增加，下一次回收过程中没有高COD的环境，致使聚磷菌反吸了富磷溶液中的磷，之后的厌氧反应阶段释磷速率回复到原有水平，富磷回收液的浓度不再升高；第二种，高有机物浓度直接刺激了生物膜上聚磷菌对磷的释放，而浓度一旦降低则会导致溶液和生物本身回

复平衡状态。上述两种解释不同点在于富磷溶液的浓度突跃一个是释磷速度的变化，一个是释磷量的变化。

3、ORP对磷处理的影响

ORP数值决定了聚磷菌是否在较好的厌氧条件下生长，可用其变化衡量聚磷菌的释磷性能。生物膜反应器内的环境会对膜上的生物产生影响，溶解氧就是其中一个因素。由于溶解氧在厌氧阶段的变化不明显，故采用ORP氧化还原电位来描述反应器中的厌氧环境。在厌氧阶段，反应器中ORP与富磷溶液中磷含量的沿程变化，图中可以看出：10min后ORP值下降到-100 mg/L以下，磷浓度开始上升，前50min， ORP有一个较为快速的上升，相应的磷浓度也有一个较快的上升速度，到后面部分反应器中的ORP达到-500mg/L，磷浓度平缓上升至33mg/L。上述情况表明，ORP达到-100mg/L能得到较好的富磷速率，总的来说该反应器的厌氧情况良好，1. 5h后ORP可以达到-500mg/L的良好状态，这也表明磷回收液的磷浓度与环境中ORP的相关度并不高。

总之，一定程度上提升进水磷浓度，增大吸磷量，导致溶液磷浓度的突跃，在以后平行实验时要注意保持进水磷浓度的一致，否则无法消除磷浓度对结果的影响；厌氧阶段COD浓度上升到1100mg/L，使得磷溶液浓度实现第二次突跃，COD濃度可能是刺激生物体内磷元素代谢速度的关键元素，浓度越高代谢可能越快；磷回收液厌氧阶段反应器中ORP 情况良好，除前10min反应器有一个从好氧到厌氧的过度时间，其余时间均不影响富磷溶液中磷浓度的上升，这也表明本系统中，磷回收液的磷浓度与环境中ORP的相关度并不高。

参考文献：

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[3]左宁.基于强化除磷脱氮及低污泥产量的污水处理工艺技术研究田].重庆大学，2010.