缺氧—好氧SBR脱氮系统中生物除磷的研究

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目前对于传统生物除磷的认识,没有经过厌氧释磷或者始终处在硝酸盐环境下的微生物是不会发生磷的超量摄取的。通常在生物脱氮系统中,由于硝化效率高达80%以上,硝酸盐普遍存在,磷的去除率都低于30%,只相当于普通活性污泥同化作用对磷的去除水平。但是近年来不少文献报道了与传统除磷相悖的现象,笔者所在课题组也在缺氧-好氧交替环境下、以可溶性淀粉为唯一碳源的SBR脱氮系统中,发现了超过80%以上磷的明显去除现象。针对这种不同于传统除磷的现象,笔者研究了不同水质以及运行条件对该系统磷去除的影响,以期为揭示和开发新的生物除磷方法奠定理论基础。采用静态试验,研究了不同碳源、不同COD/NO3--N比、COD/PO43--P比和运行条件对以淀粉为碳源、在缺氧(75min)-好氧(294min)交替运行下好氧段出现明显磷浓度降低的SBR活性污泥中磷去除效果的影响。试验结果表明:[1]分别以污水处理厂的DE型氧化沟活性污泥、厌氧/好氧系统活性污泥、啤酒废水厂的厌氧污泥和厌氧/缺氧反硝化活性污泥为接种污泥,供给淀粉为唯一碳源,缺氧-好氧交替环境下运行。在约20d的驯化后,都可以利用淀粉除磷。[2]自反应器启动起污泥的含磷率就不断增加,由接种时的1%历时10个月稳定增加到5%。[3]以淀粉为碳源,缺氧-好氧交替环境下运行的除磷污泥供给丙酸-乙酸(C-mol比为2:1)、葡萄糖或蛋白胨时,仍会出现生物除磷现象。磷的去除效率由高到低依次为丙酸-乙酸混合物、葡萄糖、淀粉、蛋白胨。[4]C/N为8.77:1(400mg·L-1:45.6mg·L-1)时除磷效果明显好于5.41:1(400mg·L-1:80mg·L-1)和3.57:1(400mg·L-1:112mg·L-1)。[5]进水磷浓度为8mg·L-1时,COD由50mg·L-1增加到400mg·L-1,不同C/P比对除磷效果的影响不大。[6]在厌氧-好氧交替环境下,该污泥也可使磷被去除,但没有缺氧-好氧交替环境下的除磷效果好。完全缺氧搅拌或完全曝气环境下,除磷污泥的活性会随着反应时间的延长而降低,最后不再除磷。[7]生物脱氮系统中,以淀粉为基质,存在硝氮的环境下出现磷的非超量摄取是一种生物除磷现象。这种非传统生物除磷(non-traditional Biological Phosphorus Removal,ntBPR)中磷的去除必须在交替的环境才可以实现。[8]缺氧结束后污泥中PHB含量增加,好氧结束后PHB含量减少。污泥对磷的这种非传统生物去除是缺氧段或者厌氧段聚磷菌在胞内合成了PHB,然后在好氧段将其氧化获得能量用于磷的摄取。
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