生物除磷技術(shù)在水處理技術(shù)中的應(yīng)用研究

1、<p>　　生物除磷技術(shù)在水處理技術(shù)中的應(yīng)用研究</p><p>　　摘 要：本文主要論述了強(qiáng)化生物除磷（EBPR）技術(shù)的在水處理中的機(jī)理；并根據(jù)行業(yè)最新的研究成果，重點(diǎn)分析功能性微生物對(duì)于不同的廢水進(jìn)行生物除?的工藝。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：強(qiáng)化生物除磷技術(shù) 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(jī)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)作用于水體中將造成大量的浮游生物過(guò)度生長(zhǎng)，嚴(yán)重破壞水體平衡，造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化。通常水體中磷一旦超過(guò)0.015mg/L時(shí)[1]，就可導(dǎo)致水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化率。為此，通過(guò)對(duì)生活污水以及其它廢水進(jìn)行除磷污染的深度處理就成為有效避免自然水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵措施。 </p><p>　　依據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，針對(duì)廢水中的磷的去除方法大概有

3、物化法、化學(xué)法以及生物法三種。物化除磷主要通過(guò)應(yīng)用電解、電滲析吸附等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中磷的去除，物化除磷效果理想但運(yùn)行費(fèi)用也相對(duì)較高；化學(xué)除磷主要通過(guò)對(duì)水體投加一些化學(xué)制劑進(jìn)行固液分離實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的除磷，該方法由于采用化學(xué)物質(zhì)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量化學(xué)化學(xué)污泥；生物除磷技術(shù)主要包括兩種：一種是通過(guò)應(yīng)用生物同化作用，比如：人工濕地對(duì)附近水體中的磷進(jìn)行吸收，第二種是tongg8uo功能微生物對(duì)水體中的磷進(jìn)行超量吸收，該方法也被稱為強(qiáng)化生物除磷（EBP

4、R）技術(shù)。其原理是通過(guò)功能微生物對(duì)富集廢水中的磷進(jìn)行超量吸收，該方法效果較為理想且環(huán)境友好，并且對(duì)富集磷的活性污泥經(jīng)過(guò)處理可以實(shí)現(xiàn)磷資源回收具有較高的應(yīng)用價(jià)值。多年來(lái)EBPR技術(shù)所展現(xiàn)出的生物機(jī)理優(yōu)點(diǎn)，特別是在生活廢水及其它廢水中磷污染治理領(lǐng)域中被廣泛并成為研究重點(diǎn)。 </p><p>　　一、強(qiáng)化生物除磷（EBPR）技術(shù)的機(jī)理 </p><p>　　傳統(tǒng)的微生物EBPR的作用實(shí)現(xiàn)機(jī)理主要

5、分為兩個(gè)過(guò)程：一是通過(guò)厭氧條件下，聚磷菌（PAOs）對(duì)水體中的微生物進(jìn)行水解細(xì)胞內(nèi)的聚磷酸鹽（poly-P）并通過(guò)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(zhì)并且以有機(jī)顆粒形式儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi)；二是通過(guò)在好氧條件下的PAOs分解在厭氧階段儲(chǔ)存的PHA而獲取能量，其原理是通過(guò)對(duì)廢水中貯存于微生物細(xì)胞內(nèi)的磷酸根合成聚磷酸鹽（poly-P） 進(jìn)行超量攝取來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中磷污

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

7、。很多學(xué)者開(kāi)展的研究以及公開(kāi)的文獻(xiàn)報(bào)道已知[2]：微生物可通過(guò)不同的環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)磷的過(guò)量攝取，也就是說(shuō)在單一好氧狀態(tài)下就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)磷的攝取。由于不同的微生物在除磷中都起到關(guān)鍵的作用，但不同功能的微生物在EBPR技術(shù)的作用機(jī)理尚需在未來(lái)研究中進(jìn)行更深度的探究。 </p><p>　　二、與生物聚磷相關(guān)的功能微生物 </p><p>　?。ㄒ唬┚哿拙≒AOs） </p>&

8、lt;p>　　聚磷菌主要是指通過(guò)對(duì)廢水中磷的攝取量可以超過(guò)對(duì)自身生長(zhǎng)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(rèn)為是屬于不動(dòng)桿菌。早期主要由很多學(xué)者通過(guò)應(yīng)用不同的培養(yǎng)基從EBPR反應(yīng)器中進(jìn)行分離而出。 </p><p>　?。ǘ┚厶蔷℅AOs） </p><p>　　聚糖菌主要是指該類微生物在厭氧條件下通過(guò)對(duì)體內(nèi)的糖原進(jìn)行分解，攝取廢水中的揮發(fā)性脂肪酸VF

9、A然后再轉(zhuǎn)化成PHA并儲(chǔ)存于微生物體內(nèi)；在好氧條件下進(jìn)行微生物體內(nèi)的PHA分解并儲(chǔ)存糖原，其在整個(gè)生理過(guò)程中不涉及到微生物對(duì)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(guò)利用廢水中的硝酸根作為電子受體，分解微生物體內(nèi)PHA從而獲取能量的同時(shí)，再過(guò)量攝取廢水中的磷酸鹽以poly-P的形式儲(chǔ)存于

10、微生物體內(nèi)。相對(duì)于PAOs的好氧攝磷，DPAOs在缺氧條件下能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)過(guò)量攝磷以及反硝化功能。為此，通過(guò)應(yīng)用DPAOs對(duì)廢水進(jìn)行除磷能夠有效的降低和減少微生物對(duì)廢水中有機(jī)物和溶解氧的需求，同時(shí)確保污泥產(chǎn)量大幅減少。 </p><p>　　三、強(qiáng)化生物除磷工藝EBPR的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用情況 </p><p>　?。ㄒ唬┙?jīng)典的EBPR工藝 </p><p>　　隨著對(duì)廢水進(jìn)

11、行生物處理過(guò)程中的微生物除磷現(xiàn)象的進(jìn)一步深入研究以及對(duì)生物除磷技術(shù)作用機(jī)理的途徑的探究，更多的不同的生物除磷新的工藝出現(xiàn)對(duì)廢水除磷治理工作帶來(lái)了更多的選擇，當(dāng)前應(yīng)用和新出現(xiàn)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(xiàn)象自上世紀(jì)90年代以來(lái)就成為污水治理領(lǐng)域內(nèi)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題之一。由于好氧顆粒污泥的物理結(jié)構(gòu)以及微生物多樣性的特點(diǎn)，根據(jù)已公開(kāi)的文獻(xiàn)報(bào)道可知好氧顆粒污泥已經(jīng)具備可以有效實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化的同時(shí)脫氮除磷的生物功能。國(guó)外的眾多研究學(xué)者也都通過(guò)研究證實(shí)了好氧顆粒污泥的在廢水除磷中的應(yīng)用效果。如：2011年法國(guó)國(guó)立應(yīng)用科學(xué)研究院的Sperandio教授通過(guò)領(lǐng)導(dǎo)的課題小組通過(guò)在SBAR反應(yīng)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(duì)成熟的好氧顆粒污泥進(jìn)行了剖面分析發(fā)現(xiàn)了顆粒污泥核心聚集了大量的磷、鈣等元素，經(jīng)分析證實(shí)了主要產(chǎn)物為輕基磷灰石（hydroxyapatite，HAP）該課題項(xiàng)目應(yīng)用“好氧顆粒污泥回收廢水磷技術(shù)”同時(shí)獲得了法國(guó)的專利。另外，荷蘭Delft大學(xué)的vanLoosdrecht教授研究團(tuán)隊(duì)也證實(shí)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(shuō)明了利用好氧顆粒污泥技術(shù)能夠在單一反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)對(duì)

14、生物的脫磷，并且能通過(guò)微生物誘導(dǎo)磷酸根以及鈣鎂等離子發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)沉淀，從而推動(dòng)廢水中對(duì)磷資源的高效回收應(yīng)用效率。 </p><p><b>　　四、總結(jié) </b></p><p>　　相較于化學(xué)除磷而言，EBPR技術(shù)充分應(yīng)用多種功能性微生物通過(guò)在厭氧、缺氧和好氧交替環(huán)境下富集廢水中的磷，EBPR技術(shù)因其具備的綠色高效的優(yōu)勢(shì)在未來(lái)我國(guó)開(kāi)展各項(xiàng)工業(yè)廢水除磷治理以及進(jìn)行資

15、源回收方面將更具發(fā)展?jié)摿Α?</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </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(duì)比研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，39（10）：73-78.DOI：10.3969/j.issn.1674-2974. </p><p>　　[2]苗志加，