【正文】 70年代， Arizona大學(xué)的一個(gè)研究組分離出了除磷菌，為揭示生物除磷機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。? 以后，生物除磷技術(shù)得到迅速發(fā)展。相繼產(chǎn)生了一系列工藝。 概述101第 3 章 生物除磷 機(jī)理及生物學(xué)基礎(chǔ) 概述概述 生物除磷 機(jī)理及生物學(xué)基礎(chǔ) 生物除磷反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 影響生物除磷的主要影響因素 生物除磷新理論102 生物除磷 機(jī)理及生物學(xué)基礎(chǔ)一、 生物除磷機(jī)理二、 生物除磷的主要影響因素103一、生物除磷機(jī)理u 生物除磷的主體：一類聚磷菌（除磷菌、積磷菌）。u 什么是生物除磷 :(定義） 首先讓聚磷菌在厭氧條件下釋放磷，然后在有（好）氧條件下 過(guò)量 吸收磷，使污水中的磷最終轉(zhuǎn)移到污泥中排出。注意：兩個(gè)過(guò)程需要的環(huán)境條件 生物除磷原理216。 （ 1）聚磷菌除磷的生化過(guò)程和環(huán)境條件環(huán)境條件決定生化過(guò)程 ① 必須經(jīng)歷 兩個(gè)過(guò)程：u 聚磷菌釋放磷：厭氧環(huán)境u 聚磷菌過(guò)量攝取磷：好氧環(huán)境超出生理需要，攝取量大于釋放量104216。 聚磷菌厭氧釋放磷 ： 在 厭氧條件 下，聚磷菌能分解體內(nèi)的 聚磷酸鹽 而產(chǎn)生能量，將廢水中的 易降解有機(jī)物攝入 細(xì)胞內(nèi)，以 聚 ?羥基丁酸（ PHB） 等有機(jī)顆粒的形式貯存于細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)還將分解聚磷酸鹽所產(chǎn)生的 磷酸鹽 排出體外（ 釋放 ）。（ 1）聚磷菌除磷的生化過(guò)程和環(huán)境條件 好氧條件下攝磷量 厭氧條件下釋磷量 。將富磷剩余污泥排出系統(tǒng)而達(dá)到除磷的目的。216。 聚磷菌好氧過(guò)量攝取磷 ： 好氧條件 下，聚磷菌氧化分解體內(nèi)貯存的 聚 ?羥基丁酸 （PHB） 并釋放大量能量，用于細(xì)胞增殖和 攝取 廢水中的 磷 ，一部分磷被用來(lái)合成 ATP，另外絕大部分的磷則被合成為 聚磷酸鹽 而貯存在細(xì)胞體內(nèi)。 生物除磷原理② 對(duì)兩個(gè)過(guò)程的描述105（ 2）生物除磷物質(zhì)轉(zhuǎn)化示意圖106第 3 章 生物除磷 機(jī)理及生物學(xué)基礎(chǔ) 概述概述 生物除磷 機(jī)理及生物學(xué)基礎(chǔ) 生物除磷反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 影響生物除磷的主要影響因素 生物除磷新理論107 生物除磷反應(yīng)動(dòng)力學(xué)? 生物除磷反應(yīng)式? 厭氧階段 吸收乙酸動(dòng)力學(xué)關(guān)系? 好氧階段 磷酸鹽的吸收動(dòng)力學(xué)108在 好氧 條件下，聚磷的積累可按下式表示：在 厭氧 條件下，聚磷的分解可按下式表示：? 生物除磷反應(yīng)式109式中 qHAC —— 乙酸的吸收速度， mg/() KHAC—— 乙酸的最大吸收速度， 1/d； SHAC—— 乙酸濃度， mg/L； XP—— 聚磷菌濃度， mg/L； KSHAC—— 飽和常數(shù)， mg/L。厭氧階段 ，吸收乙酸動(dòng)力學(xué)關(guān)系用 Monod方程描述 ：? 厭氧階段 吸收乙酸動(dòng)力學(xué)關(guān)系110 式中 qP—— 磷酸鹽吸收速度， mg/() SP—— 磷酸鹽濃度， mg/L。 μPmax聚磷菌的最大比增殖速度， 1/d； XP—— 聚磷菌濃度； YP—— 聚磷菌最大產(chǎn)率系數(shù)； KSP—— 飽和常數(shù)， mg/L。 —— 磷酸鹽的最大比吸收速度， 1/d；好氧階段 ，磷酸鹽的吸收動(dòng)力學(xué)用 Monod方程描述 ：? 好氧階段 磷酸鹽的吸收動(dòng)力學(xué)11120℃ 時(shí)生物除磷反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)符 號(hào) 單 位 數(shù) 值聚磷菌最大比增殖速度 μPmax d173。1 2~4聚磷菌產(chǎn)率系數(shù) YP kgSS/kgCOD(HAC) ~聚磷菌產(chǎn)率系數(shù) YP kgP/kgCOD(HAC) ~乙酸吸收的飽和常數(shù) KSHAC gHAC/m3 2~6磷酸鹽吸收的飽和常數(shù) KSP gP/m3 ~乙酸吸收速度 KHAC kgCOD(HAC)/kgCOD(X).d ~2112第 3 章 生物除磷 機(jī)理及生物學(xué)基礎(chǔ) 概述概述 生物除磷 機(jī)理及生物學(xué)基礎(chǔ) 生物除磷反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 影響生物除磷的主要影響因素 生物除磷新理論113以下條件十分重要： a. 厭氧 /好氧 的交替條件； b. 厭氧段不能存在 O2； c. 厭氧階段不存在硝酸鹽（化合態(tài)氧） 反硝化需要利用易降解有機(jī)碳，使易降解有機(jī)碳量減少。聚磷菌得不到充足的易降解有機(jī)碳，使磷的去除量減少，從而影響了聚磷菌的代謝 , 1molNO3173。反硝化消耗 。 d. 充足的 碳源 ： TBOD5/TP： 15173。20： 1 e. 溫度： 5℃ f. pH: 173。 影響生物除磷的主要影響因素114第 3 章 生物除磷 機(jī)理及生物學(xué)基礎(chǔ) 概述概述 生物除磷 機(jī)理及生物學(xué)基礎(chǔ) 生物除磷反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 影響生物除磷的主要影響因素 生物除磷新理論115? 一、概述? 二、反硝化除磷原理? 三、反硝化除磷優(yōu)點(diǎn) 生物除磷新理論 —— 反硝化除磷116一、概述? Vlekke（ 1987）和 Takahiro（ 1992）等分別利用厭氧 /缺氧交替 SBR系統(tǒng)和固定生物膜反應(yīng)器進(jìn)行了試驗(yàn)研究。篩選出了以硝態(tài)氮作為電子受體的聚磷優(yōu)勢(shì)菌，硝態(tài)氮和氧氣在除磷系統(tǒng)中起著相同作為電子受體的的作用，? 1993年，荷蘭代爾夫特工業(yè)大學(xué)（ TU Delft） Kuba也在試驗(yàn)中富集到一類兼有反硝化作用和除磷功能的兼性厭氧微生物，能利用 O2或 NO3173。為電子受體。? 同年， Kerrn173。Jespersen通過(guò)試驗(yàn)研究，把聚磷菌分為兩類，一類僅以 O2電子受體，另一類可以 O2或 NO3173。為電子受體。? 南非開(kāi)普頓大學(xué) (UCT)研究人員最早發(fā)現(xiàn)專性好氧細(xì)菌不是唯一有生物 攝 /放 磷作用的菌種，兼性反硝化細(xì)菌也有著很強(qiáng)的生物攝 /放磷現(xiàn)象。－反硝化除磷菌，即 DPB（ denitrifying phosphorus removing bacteria）。117 反硝化聚磷菌的發(fā)現(xiàn)，為解決生物脫氮除磷中反硝化菌與聚磷菌對(duì)碳原的競(jìng)爭(zhēng)找到了理論依據(jù)。118二、反硝化除磷原理? 活性污泥中的一部分聚磷菌能以 NO3173。作為電子受體，在反硝化的同時(shí)完成過(guò)量吸磷，是一類兼有反硝化作用和除磷作用 “兼性厭氧反硝化除磷菌（ DPB）。該類細(xì)菌能利用 O2或 NO3173。作為電子受體，通過(guò)胞內(nèi) PHB和糖原質(zhì)的生物代謝作用來(lái)過(guò)量吸收磷，其代謝作用與 PAO相似。? 在 缺氧 條件下，聚磷的積累可按下式表示：? 利用反硝化聚磷菌厭氧釋放磷，缺氧條件下，以 NO3173。作為電子受體吸收磷。119三、反硝化除磷優(yōu)點(diǎn)? （ 1）傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝的缺點(diǎn)? （ 2）反硝化除磷工藝的優(yōu)點(diǎn)120（ 1）傳統(tǒng)脫氮除磷工藝的缺陷與問(wèn)題氨氮有機(jī)物磷 (p)好氧異養(yǎng)菌硝化菌除磷菌硝酸鹽反硝化菌N2CO2+H2O121傳統(tǒng)生物脫氮除磷系統(tǒng)中 四類細(xì)菌混合在一起， 出現(xiàn) 兩對(duì) 矛盾252。 矛盾之一：? 反硝化菌與除磷菌爭(zhēng)搶有機(jī)物（食物）。? 食物短缺！252。 矛盾之二：? 硝化菌與除磷菌的世代期（繁殖一代的時(shí)間）不可調(diào)和。216。 結(jié)果：除磷效果差，脫氮效果不好！122 新工藝中矛盾解決：雙污泥， “一菌兩能 ” 氨氮 有機(jī)物 磷硝化菌 NOX173。反硝化除磷菌N2CO2H2O反硝化細(xì)菌（ 2）反硝化除磷工藝的優(yōu)點(diǎn)123 新型雙污泥工藝中矛盾解決！252。 兩類菌成一類菌： 不爭(zhēng)有機(jī)物 解決了第一個(gè)矛盾252。 硝化菌與除磷菌分開(kāi)：世代期無(wú)關(guān) 解決了第二個(gè)矛盾216。 結(jié)果：除磷脫氮效率提高124雙污泥反硝化除磷工藝（間歇式）污泥系統(tǒng) 1污泥系統(tǒng) 2125雙污泥反硝化除磷工藝（連續(xù)流）生物膜硝化126