廢水處理中磷處理的影響因素分析

鄭嘉洲

摘要：本文從常規填料掛式尼龍作為載體形成厭氧/好氧交替生物膜反應器，尋找合適條件并在生物膜上富集聚磷菌出發，使廢水中的磷和COD等污染物得以高效穩定地去除。生物膜工藝與強化生物除磷和化學除磷法相比，剩余污泥產生量極少，大大減少了溫室氣體的排放量，是更為可持續的除磷方法，但是其處理過程中受到很多因素的影響，本文將對此進行探討，以提升污水中磷處理的效率。

關鍵詞：廢水，磷處理，污染物

1、進水磷濃度對磷處理過程的影響

在廢水磷處理反應器中聚磷菌在好氧階段吸收的磷與進水中磷的濃度有一定關系，可能影響厭氧階段磷的富集，從磷元素守恒角度來講，只有吸收更多的磷才能釋放出更多的磷。為此，為了探究進水磷濃度的影響，將進水調控為5 mg/L左右，出水均在0.5mg/L以下；為了探究進水濃度對磷出水的影響，將進水磷濃度調至12mg/L左右，此時的出水在5 mg/L左右；進一步提高進水磷濃度，將其調節至15mg/L左右時，出水磷濃度達到10mg/L；將進水磷濃度調回5mg/L，出水仍舊回復到0.5mg/L以下。當進水濃度在12mg/L左右時，反應器吸磷量大于進水濃度為5mg/L和15mg/L的情況。在實際進水中磷濃度略大于5mg/L小于12mg/L時也能達到較為良好的效果，若濃度大于12mg/L就會影響處理效率，本反應器適應進水濃度波動情況良好，能夠在短時間內回到應有的處理水平。從磷富集的角度來看，富集時好氧階段的吸磷量越大越有助于厭氧階段磷的富集，改變進水磷濃度。上述結果表明，進水磷濃度對磷回收液的影響并非完全正向，在一定范圍內增加進水磷濃度，可以加大磷的吸收量，超出范圍后吸磷量下降且嚴重影響出水水質。有研究表明，使用SBBR反應器進行除磷實驗，當進水磷濃度為30mg/L時出水情況很好，可能是長期馴化的結果，一般市政污水處理廠所使用的生物除磷工藝在處理一般生活污水中的磷時都會時常出現出水不達標的情況，需要后期再進行化學法除磷，由此可以說明本反應器的實驗結果是合理的。

另外，在圖1中添加了富磷回收液的濃度曲線，可以看出，進水磷濃度的上升刺激了生物膜上的磷釋放，與磷回收液濃度的第一次突躍不無關系，直接導致了進水磷濃度突破50mg/L，使本回收液濃度達到鳥糞石法回收磷的標準。由此可得，聚磷菌培養或磷溶液富集過程中進水磷濃度的變化也可能影響最終的結果，在以后的研究實驗中要確保進水磷濃度的穩定才能更好的進行其他因素的對比實驗，否則很難排除進水磷濃度對結果產生的影響。

2、回收液中COD濃度對磷處理的影響

有研究表明生物膜吸收并蓄積廢水中的磷，采用定期補充碳源方式誘導生物濾池內聚磷菌群（PAOs）充分釋磷，可刺激形成高濃度的磷回收液。從聚磷菌的釋磷原理上講，在厭氧階段需吸收V FA來獲取能量，將其體內的多聚磷酸鹽轉變為正磷酸鹽釋放出來。COD的濃度要達到多少才會對磷的釋放有正向影響，為何需要達到這個濃度才能繼續刺激聚磷菌在回收液中釋放磷，它會怎樣促進富磷溶液濃度的上升。

有研究表明，當溶液中COD濃度達到1000mg/L會刺激到生物體的反映，向反應器的厭氧階段投加高濃度乙酸鈉溶液，使反應器中的COD濃度達到1100mg/L，配置一定濃度的富磷回收液觀察其濃度變化，并對該過程做了沿程數據分析如圖2所示，圖中可看出前50min內COD濃度快速下降，從1100降到400mg/L，后150min呈平緩下降趨勢，COD濃度從400降到160mg/L，最后_50min基本保持在180mg/L不再下降，說明COD的濃度直接影響了生物吸收和代謝的速度，濃度越高速度就越快；富磷溶液的磷濃度前10min小幅下降了2mg/L，后40min呈較快上升正磷酸鹽濃度從17mg/L上升到23mg/L，再往后呈斜率更平緩的上升并最終達到了34mg/L，說明COD的濃度對富磷回收液釋磷速度的影響沒有那么明顯，在整個反應過程中由于COD含量的充足，回收液中磷含量一直在上升。COD濃度可能是刺激生物體內磷元素代謝速度的關鍵元素，濃度越高代謝越快。在本周期內富磷回收液濃度升高了15mg消耗了900mg/L的COD，這也可以作為一個基本的標準與其他磷回收方法進行衡量。

實驗可知，增加溶液中的COD濃度會對磷回收液濃度的上升有很好的刺激作用，保持回收液高濃度的條件很可能是保持厭氧回收階段反應器中的高有機物濃度。對于富磷溶液濃度回落的現象有2種解釋：第一種，當底物濃度越充足時，生物釋磷過程越顯著，因此釋磷速率隨乙酸濃度的增大而顯著增加，濃度的突躍現象有可能是加快了釋磷速率而導致磷溶液濃度的增加，下一次回收過程中沒有高COD的環境，致使聚磷菌反吸了富磷溶液中的磷，之后的厭氧反應階段釋磷速率回復到原有水平，富磷回收液的濃度不再升高；第二種，高有機物濃度直接刺激了生物膜上聚磷菌對磷的釋放，而濃度一旦降低則會導致溶液和生物本身回

復平衡狀態。上述兩種解釋不同點在于富磷溶液的濃度突躍一個是釋磷速度的變化，一個是釋磷量的變化。

3、ORP對磷處理的影響

ORP數值決定了聚磷菌是否在較好的厭氧條件下生長，可用其變化衡量聚磷菌的釋磷性能。生物膜反應器內的環境會對膜上的生物產生影響，溶解氧就是其中一個因素。由于溶解氧在厭氧階段的變化不明顯，故采用ORP氧化還原電位來描述反應器中的厭氧環境。在厭氧階段，反應器中ORP與富磷溶液中磷含量的沿程變化，圖中可以看出：10min后ORP值下降到-100 mg/L以下，磷濃度開始上升，前50min， ORP有一個較為快速的上升，相應的磷濃度也有一個較快的上升速度，到后面部分反應器中的ORP達到-500mg/L，磷濃度平緩上升至33mg/L。上述情況表明，ORP達到-100mg/L能得到較好的富磷速率，總的來說該反應器的厭氧情況良好，1. 5h后ORP可以達到-500mg/L的良好狀態，這也表明磷回收液的磷濃度與環境中ORP的相關度并不高。

總之，一定程度上提升進水磷濃度，增大吸磷量，導致溶液磷濃度的突躍，在以后平行實驗時要注意保持進水磷濃度的一致，否則無法消除磷濃度對結果的影響；厭氧階段COD濃度上升到1100mg/L，使得磷溶液濃度實現第二次突躍，COD濃度可能是刺激生物體內磷元素代謝速度的關鍵元素，濃度越高代謝可能越快；磷回收液厭氧階段反應器中ORP 情況良好，除前10min反應器有一個從好氧到厭氧的過度時間，其余時間均不影響富磷溶液中磷濃度的上升，這也表明本系統中，磷回收液的磷濃度與環境中ORP的相關度并不高。

參考文獻：

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