传统生物除磷机理

2.1　传统生物除磷机理

常规的好氧生物处理工艺中，废水中的含磷化合物除少部分被微生物用于自身的繁殖而随活性污泥排出，大部分以磷酸盐的形式随处理出水排入环境。由Liebig的最低定律得到，磷浓度的高低将成为藻类生长的限制因子。因此，如何经济、有效地降低废水中的含磷量成为防止水体富营养化的关键，而生物除磷工艺就是目前最好的解决方案。

到目前为止，国际普遍认可和接受的生物除磷理论是“聚合磷酸盐（Poly-P）累积微生物”PAO的摄/放磷原理:在厌氧/好氧交替运行条件下，驯化出聚磷菌（PAO）一类的微生物，它能够过量地、即在数量上超过其生理需要，从外部环境中摄取磷，并将磷以聚合磷的形式储存在体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从废水中除磷的效果。生物除磷过程通常包括厌氧释磷和好氧吸磷两个过程，其代谢模式如图1-1所示。

图1-1　聚磷微生物放磷、吸磷机理图

E—能量；g—糖原；M—维持细胞生存；G—细胞繁殖增长

厌氧释磷:在厌氧条件下，聚磷菌水解体内的ATP，形成ADP和能量，同时将胞内多聚磷酸盐（Poly-P）分解，以无机磷酸盐（）的形式释放出去。另一方面，聚磷菌利用糖原酵产物（NADH2）和能量摄取废水中的有机物来合成大量的有机颗粒PHB，储存在细胞体内。此时表现的是磷的释放，其反应方程式可以表示为:

ATP＋H₂O─→ADP＋H₃PO₄＋能量

好氧吸磷:在好氧条件下，聚磷菌利用氧化分解体内储存的PHB而产生的能量完成繁殖代谢作用，而ADP获得这个能量，可用来合成ATP。同时，聚磷菌超量吸收溶液中的磷酸盐来合成Poly-P及糖原等有机颗粒，储存在细胞体内，此时反映出的是磷的吸收，其反应方程式可以表示为:

ADP＋H₃PO₄＋→─能量ATP＋H₂O

以图1-1为依据，满足PAO环境和基质需要的强化生物除磷工艺（enhanced biological phosphorus removal，EBPR）原理如图1-2所示。这种除磷工艺现被称为A/O工艺。

图1-2　以PAO为原理的EBPR除磷工艺与浓度变化图