一、聚磷菌除磷機理

聚磷菌也叫(jiao)做(zuo)攝磷菌、除磷菌，是(shi)傳統活(huo)性汙泥工藝中一類特殊的細菌，在好氧狀(zhuang)態(tai)下能超(chao)量地(di)將(jiang)汙水中的磷吸入(ru)體內(na)，使體內(na)的含磷量超(chao)過一般細菌體內(na)的含磷量的數倍，這類細菌被廣(guang)泛地(di)用(yong)於生物除磷。

1）厭氧條件下釋磷

在沒有溶解氧或(huo)硝態(tai)氮存在的條件下，兼(jian)性細菌通過發酵作用(yong)將(jiang)可溶性BOD5轉化(hua)為低分子揮發性有機酸VFA。聚磷菌吸收這些發酵產物或(huo)來自原汙水的VFA，並將(jiang)其(qi)運送到細胞(bao)內(na)，同化(hua)成胞(bao)內(na)碳能源儲存物質PHB，所需(xu)的能力來源於聚磷的水解以及(ji)細胞(bao)內(na)糖的酵解，並導致磷酸鹽(yan)的釋放。

2）好氧條件下攝磷

好氧條件下，聚磷菌的活(huo)力得到恢複，並以聚磷的形(xing)式(shi)存儲超(chao)過生長所需(xu)的磷量，通過PHB的氧化(hua)代謝產生能量，用(yong)於磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能鍵的形(xing)式(shi)捕集(ji)存儲，磷酸鹽(yan)從水中被去除。

3）富磷汙泥的排放

產生的富磷汙泥通過剩(sheng)餘汙泥的形(xing)式(shi)排放，從而將(jiang)磷去除。從能量角度來看，聚磷菌在無氧條件下釋放磷獲(huo)取能量以吸收廢(fei)水中溶解性有機物，在好氧狀(zhuang)態(tai)下降解吸收溶解性有機物獲(huo)取能量以吸收磷。

除磷的關鍵是(shi)厭氧區的設置，聚磷菌能在短暫的厭氧條件下，由於非聚磷菌吸收低分子基質並快速同化(hua)和儲存這些發酵產物，即厭氧區為聚磷菌提(ti)供(gong)了競爭優勢。

這樣一來，能吸收大量磷的聚磷菌就能在處理係統中得到選擇性增殖(zhi)，並可通過排除高含磷量的剩(sheng)餘汙泥達到除磷的目(mu)的。這種(zhong)選擇性增殖(zhi)的另一好處是(shi)抑製了絲(si)狀(zhuang)菌的增殖(zhi)，避(bi)免了產生沉澱性能較差的汙泥的可能，因此厭氧/好氧生物一般不會(hui)出現汙泥膨脹。

二、聚磷菌代謝的影響因素(su)

生物除磷中通過聚磷菌在厭氧狀(zhuang)態(tai)下釋放磷，在好氧狀(zhuang)態(tai)下過量地(di)攝取磷。經過排放富磷剩(sheng)餘汙泥而除磷，其(qi)影響聚磷菌代謝的影響因素(su)包括：溫度、pH值、厭氧池DO、厭氧池硝態(tai)氮、泥齡、CP比、RBCOD含量、糖原、HRT等。

1、溫度

溫度對除磷效果的影響不如對生物脫(tuo)氮過程的影響那麼明顯，在一定溫度範圍內(na)，溫度變化(hua)不是(shi)十分大時，生物除磷都(du)能成功(gong)運行。試驗表明，生物除磷的溫度宜大於10℃，因為聚磷菌在低溫時生長速度會(hui)減慢。

2、pH值

在pH在6.5一8.0時，聚磷微生物的含磷量和吸磷率保(bao)持穩定，當pH值低於6.5時，吸磷率急劇下降。當pH值突然降低，無論(lun)在好氧區還(huai)是(shi)厭氧區磷的濃(nong)度都(du)急劇上升，pH降低的幅度越大釋放量越大，這說明pH降低引起的磷釋放不是(shi)聚磷菌本(ben)身(shen)對pH變化(hua)的生理生化(hua)反(fan)應，而是(shi)一種(zhong)純化(hua)學(xue)的“酸溶”效應，而且pH下降引起的厭氧釋放量越大，則好氧吸磷能力越低，這說明pH下降引起的釋放是(shi)破(po)壞(huai)性的，無效的。pH升高時則出現磷的輕(qing)微吸收。

3、溶解氧

每毫(hao)克分子氧可消耗易生物降解的COD1.14mg,致使聚磷生物的生長受到抑製，難(nan)以達到預計的除磷效果。厭氧區要保(bao)持較低的溶解氧值以更利於厭氧菌的發酵產酸，進而使更好的釋磷，另外，較少的溶解氧更有利予減少易降解有機質的消耗，進而使聚磷菌合成更多的PHB。

而在好氧區需(xu)要較多的溶解氧，以更利於聚磷菌分解儲存的PHB類物質獲(huo)得能量來吸收汙水中的溶解性磷酸鹽(yan)合成細胞(bao)聚磷。厭氧區的DO控製在0.3mg/l以下，好氧區DO控製在2mg/l以上，方可確(que)保(bao)厭氧釋磷好氧吸磷的順利進行。

4、厭氧池硝態(tai)氮

厭氧區硝態(tai)氮存在消耗有機基質而抑製PAO對磷的釋放，從而影響在好氧條件下聚磷菌對磷的吸收。另一方麵，硝態(tai)氮的存在會(hui)被氣單(dan)胞(bao)菌屬(shu)利用(yong)作為電子受體進行反(fan)硝化(hua)，從而影響其(qi)以發酵中間產物作為電子受體進行發酵產酸，從而抑製PAO的釋磷和攝磷能力及(ji)PHB的合成能力。每毫(hao)克硝酸鹽(yan)氮可消耗易生物降解的COD2.86mg，致使厭氧釋磷受到抑製，一般控製在1.5mg/l以下。

5、泥齡

由於係統主要通過排出剩(sheng)餘汙泥實現除磷，因此剩(sheng)餘汙泥量的多少決定係統的除磷效果，而泥齡長短對剩(sheng)餘汙泥的排放量和汙泥對磷的攝取作用(yong)有直(zhi)接的影響。汙泥齡越小，除磷效果越佳。

這是(shi)因為降低汙泥齡，可增加剩(sheng)餘汙泥的排放量及(ji)係統中的除磷量，從而削減二沉池出水中磷的含量。但對於同時除磷脫(tuo)氮的生物處理工藝而言，為了滿(man)足硝化(hua)和反(fan)硝化(hua)細菌的生長要求，汙泥齡往往控製得較大，這是(shi)除磷效果難(nan)以令(ling)人滿(man)意(yi)的原因。一般以除磷為目(mu)的的生物處理係統的泥齡控製在3.5~7d。

6、COD/TP

汙水生物中，厭氧段有機基質的種(zhong)類、含量及(ji)微生物所需(xu)營養物質與(yu)汙水中含磷的比值是(shi)影響除磷效果的重要因素(su)。不同的有機物為基質時，磷的厭氧釋放和好氧攝取效果是(shi)不同的。

分子量較小的易降解有機物（如揮發性脂肪酸類等）容易被聚磷菌利用(yong)，將(jiang)其(qi)體內(na)儲存的多聚磷酸鹽(yan)分解釋放出磷，誘導磷釋放的能力較強(qiang)，而高分子難(nan)降解有機物誘導聚磷菌釋磷能力就較差。厭氧階段磷的釋放越充分，好氧階段磷的攝取量就越大。

另外，聚磷菌在厭氧階段釋磷所產生的能量，主要用(yong)於其(qi)吸收低分子有機基質以作為厭氧條件下生存的基礎。因此，進水中是(shi)否含有足夠(gou)的有機質，是(shi)關係到聚磷菌能否在厭氧條件下順利生存的重要因素(su)。一般認為，進水中COD/TP要大於15，才能保(bao)證聚磷菌有足夠(gou)的基質，從而獲(huo)得理想的除磷效果。

7、RBCOD（易降解COD）

研究表明，當以乙酸、丙酸和甲(jia)酸等易降解碳源作為釋磷基質時，磷的釋放速率較大，其(qi)釋放速率與(yu)基質的濃(nong)度無關，僅與(yu)活(huo)性汙泥的濃(nong)度和微生物的組(zu)成有關，該(gai)類基質導致的磷的釋放可用(yong)零級反(fan)應方程式(shi)表示(shi)。而其(qi)他類有機物要被聚磷菌利用(yong)，必須(xu)轉化(hua)成此類小分子的易降解碳源，聚磷菌才能利用(yong)其(qi)代謝。

8、糖原

糖原是(shi)由多個葡萄糖組(zu)成的帶分枝(zhi)的大分子多糖，是(shi)胞(bao)內(na)糖的貯存形(xing)式(shi)。如上圖所示(shi)聚磷菌中糖原在好氧環境下形(xing)成，儲存能量在厭氧環境下代謝形(xing)成為PHAs的合成的原料NADH並為聚磷菌代謝提(ti)供(gong)能量。所以在延遲(chi)曝(pu)氣或(huo)者過氧化(hua)的情(qing)況(kuang)下，除磷效果會(hui)很(hen)差，因為過量曝(pu)氣會(hui)在好氧環境下消耗一部分聚磷菌體內(na)的糖原，導致厭氧時形(xing)成PHAs的原料NADH的不足。

9、 HRT

對於運行良好的城市汙水生物脫(tuo)氮除磷係統來說，一般釋磷和吸磷分別需(xu)要1.5～2.5小時和2.0～3.0小時。總體來看，似乎釋磷過程更為重要一些，因此，我們對汙水在厭氧段的停(ting)留時間更為關注(zhu)，厭氧段的HRT太短，將(jiang)不能保(bao)證磷的有效釋放，而且汙泥中的兼(jian)性酸化(hua)菌不能充分地(di)將(jiang)汙水中的大分子有機物分解為可供(gong)聚磷菌攝取的低級脂肪酸，也會(hui)影響磷的釋放；HRT太長，也沒有必要，既(ji)增加基建投資和運行費用(yong)，還(huai)可能產生一些副(fu)作用(yong)。總之，釋磷和吸磷是(shi)相互(hu)關聯的兩(liang)個過程，聚磷菌隻(zhi)有經過充分的厭氧釋磷才能在好氧段更好地(di)吸磷，也隻(zhi)有吸磷良好的聚磷菌才會(hui)在厭氧段超(chao)量地(di)釋磷，調控得當會(hui)形(xing)成一個良性循環。我廠在實際運行中摸索得到的數據(ju)是(shi)：厭氧段HRT為1小時15分～1小時45分，好氧段HRT為2小時～3小時10分較為合適。

10、回流比（R）

A/O工藝保(bao)證除磷效果的極為重要的一點(dian)，就是(shi)使係統汙泥在曝(pu)氣池中“攜帶”足夠(gou)的溶解氧進入(ru)二沉池，其(qi)目(mu)的就是(shi)為了防止(zhi)汙泥在二沉池中因厭氧而釋放磷，但如果不能快速排泥，二沉池內(na)泥層太厚(hou)，再高的DO也無法保(bao)證汙泥不厭氧釋磷，因此，A/O係統的回流比不宜太低，應保(bao)持足夠(gou)的回流比，盡快將(jiang)二沉池內(na)的汙泥排出。

但過高的回流比會(hui)增加回流係統和曝(pu)氣係統的能源消耗，且會(hui)縮(suo)短汙泥在曝(pu)氣池內(na)的實際停(ting)留時間，影響BOD5和P的去除效果。如何在保(bao)證快速排泥的前提(ti)下，盡量降低回流比，需(xu)在實際運行中反(fan)複摸索。一般認為，R在50~70%的範圍內(na)即可。