全面认识生物除磷的过程及原理

1.磷在生活污水中的存在形式

磷在污水中存在的方式包括有机磷和无机磷。市政生活污水厂的污水有机磷主要存在于各类微生物机体、动物排泄物中、以有机磷农药以及生活垃圾中，无机磷包括磷酸盐、聚磷酸盐等，以各类磷酸根离子存在，主要来自于含磷洗涤剂。一般生活污水中，有机磷占总磷的30%左右，无机磷占总磷的70%左右。

2.除磷的方式

除磷指去除污水中的磷。磷在污水中具有以固体形态和溶解形态互相循环转化的性能，污水除磷就是以磷的这种性能为基础而开发的。

目前主流的污水除磷技术有：1、使磷成为不溶性的固体沉淀物，从污水中分离出去的化学除磷法；2、使磷以溶解态为微生物所摄取，与微生物成为一体，并随同微生物从污水中分离出去的生物除磷法。那么磷是如何利用微生物去除的呢？

本期我们了解一下生物除磷法的整个过程先来了解污水中磷的转化过程

污水中磷的转化过程主要是有机磷转化为无机磷的过程。有机磷结构较复杂，但它们一般都带有易断裂的P≒O、P≒S双键，偏聚磷酸盐主要包括焦磷酸盐 （Na4P2O7）、三聚磷酸盐（Na5P3O10）等，在厌氧条件下，它们都可被生物酶水解，最终生成无机磷酸盐。在好氧条件下，有机物被氧化生成CO2，随之，存在于其中的有机磷也会被氧化为无机磷酸盐。这样，通过厌氧水解和好氧氧化，污水中的有机磷基本上已完全转化为无机磷酸盐，供微生物体合成自身细胞所用而被去除。对于市政污水而言，有机磷一般在污水管网中已有部分经过厌氧水解转化为无机磷酸盐，在污水处理厂的厌氧段，有机磷进一步转化为无机磷。

3.无机磷的去除

生物除磷原理为：在厌氧/好氧交替运行条件下驯化出聚磷菌一类的微生物，在厌氧条件下，聚磷菌为了维持生命活动，充分释放集聚于体内的多聚磷酸盐产生ATP（三磷酸腺苷）获得能量。并利用ATP将废水中的有机物摄入细胞内，以聚b-羟基丁酸（PHB）等有机颗粒的形式贮存于细胞内，同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸盐排出体外。即厌氧是一个释磷及储能的过程。

而在好氧条件下，聚磷菌利用废水中的BOD5或体内贮存的PHB的氧化分解所释放的能量，它能够超过在数量上超过自身生理需求磷的量，从外部环境中摄取磷，一部分磷被用来合成ATP，以聚合磷的形式储存在体内；而绝大部分的磷则被合成为聚磷酸盐而贮存在细胞体内，形成高磷污泥。即好氧是个耗能、吸磷的过程。

然后再通过排除剩余污泥的方式，将富含磷的污泥排除系统，从而达到去除污水中磷的效果。

另外具有关理论及现场实践表明，在反硝化（即缺氧环境）过程中，有些聚磷菌也可以以硝态氮作为电子受体进行吸磷，而这种聚磷菌被称为反硝化聚磷菌（DPB）。科学家根据这种现象，设计了一些反硝化除磷脱氮工艺。例如：Dephanox双污泥反硝化脱氮除磷工艺。下图为该工艺的流程图。

以上就是关于生物法处理污水中磷的转化及去除过程。总结一下就是，厌氧将有机磷转化为无机磷，通过微生物生命活动在好氧条件下被微生物过量吸收或利用，再通过厌氧环境，将磷释放。在如此厌氧好氧环境交替的环境下，大量的磷被富集在聚磷菌体内，再通过排放剩余污泥，来达到去除总磷的效果。

另外在传统的脱氮除磷工艺运营中，大亨提醒以下四点：

1、厌氧池必须有严格的厌氧环境。一般厌氧池溶解氧控制在0.2mg/L以下。

2、污水中有足够的易降解COD，一般情况下每去除1mg磷需要有20mg的COD，如果没有足够的COD，不能满足聚磷菌的生长需求，会影响好氧段对磷的吸收，除磷效果比较差。而过高浓度的COD也可能会导致除磷效率的降低，是由于在好氧段会导致大量非聚磷菌的大量繁殖，使聚磷菌不再是优势菌种。

3、控制好污泥龄，污泥龄短，剩余污泥量多，除磷效果较高。污泥龄长，会因有机质的不足使污泥发生“自溶”现象，一方面因磷的溶解，一方面因排泥量少而降低除磷效果。多方面考虑，污水生物除磷脱氮工艺中的泥龄以12-20d为宜。

4、容易被忽略的一点：排放的剩余污泥储存在储泥池中，而储泥池也是在厌氧环境，所以储泥池上清液中的磷是比较高的，而仅用聚丙烯酰胺来作为污泥脱水的絮凝剂的话，脱泥过程中产生的剩余水还需要流到污水厂提升泵房中，而这部分水中，磷的浓度是比较高的。所以为了避免这种情况，最好在调理污泥过程中加入石灰或铁盐或铝盐，不但可以起到辅助絮凝的作用，另外还可以去除液体中多余的磷。