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磷是水體富營(yíng)養(yǎng)化的限制因素，控制污水處理廠排放水中的磷尤為重要。生物除磷易受進(jìn)水水質(zhì)和工藝參數(shù)的影響，國(guó)內(nèi)生物除磷效率普遍偏低，除磷穩(wěn)定性較差，很多污水廠采取了化學(xué)輔助除磷的措施以達(dá)到污水排放一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用較廣泛的是直接在曝氣池末端投加除磷劑，即同步除磷。除磷劑主要有鐵鹽、鋁鹽，鐵鹽的除磷效果優(yōu)于鋁鹽，亞鐵鹽的除磷效果較優(yōu)。除磷劑對(duì)生物系統(tǒng)的影響是兩者能否發(fā)揮協(xié)同作用的關(guān)鍵，目前主要從藥劑對(duì)硝化過(guò)程、ss、微生物群落結(jié)構(gòu)及數(shù)量、污泥活性的影響進(jìn)行考察，對(duì)生物除磷的影響報(bào)道較少，原因在于投藥后難以區(qū)分化學(xué)除磷和生物除磷。藥劑除與活性污泥爭(zhēng)奪磷源外，化學(xué)除磷產(chǎn)生的化學(xué)污泥，在厭氧／好氧交替時(shí)也會(huì)出現(xiàn)磷的釋放和吸收而干擾生物除磷過(guò)程的判斷，如鐵鹽陳磷時(shí)產(chǎn)生的鐵磷沉淀和氫氧化鐵，厭氧時(shí)氧化還原電位降低使Fe3+還原成Fe2+，鐵磷沉淀溶解放出磷，好氧時(shí)又形成鐵磷沉淀而去除污水中的磷，氫氧化鐵也會(huì)吸附磷酸根。國(guó)內(nèi)外研究中有對(duì)污泥中磷的賦存形態(tài)進(jìn)行分級(jí)提取、用污泥中PHA含量的變化表征生物除磷能力以區(qū)分生物除磷和化學(xué)除磷的報(bào)道。同步除磷時(shí)污水中磷的變化已經(jīng)不能用于指示生物除磷，需要尋求新的參數(shù)。聚磷菌胞內(nèi)的聚合磷酸鹽(聚磷)帶負(fù)電荷，Mg2+、K+作為聚磷的反離子以穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、維持細(xì)胞中性，反離子與正磷酸鹽同時(shí)釋放、吸收，且Mg/P、K/P摩爾比為常數(shù)，因此本研究以鉀離子的變化來(lái)表征生物除磷能力，探討除磷劑對(duì)聚磷菌厭氧釋磷、好氧吸磷過(guò)程的影響，將有助于同步除磷的優(yōu)化控制。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)用水

試驗(yàn)采用SBR反應(yīng)器，總?cè)莘e36L，有效容積30L，排除比0.5，每周期的運(yùn)行工況為厭氧1h，曝氣4h，沉淀0.5h，運(yùn)行由時(shí)間控制器控制，每天運(yùn)行3周期。厭氧時(shí)用攪拌槳攪拌，好氧時(shí)用粘砂頭曝氣，DO控制在2～3mg/L。接種污泥取自武漢科技大學(xué)污水處理站，SRT為10d，反應(yīng)器中MLSS3500mg/L左右。

化學(xué)污泥對(duì)生物除磷的影響采用燒杯試驗(yàn)(0～5#)，容積1L的燒杯，由六聯(lián)電動(dòng)攪拌器、曝氣粘砂頭和時(shí)間控制器構(gòu)造厭氧/好氧環(huán)境，運(yùn)行程序與前述SBR反應(yīng)器相同。

試驗(yàn)用水取自武漢科技大學(xué)污水處理站，為生活污水，COD250～400mg/L，TN35～75mg/L，氨氮25～50mg/L，PO4^3--P6～9mg/L。

1.2試驗(yàn)方法

同步除磷:前期優(yōu)選試驗(yàn)已經(jīng)確定硫酸亞鐵為除磷劑，曝氣3h末按Fe/P摩爾比=1.5:1投加可使出水TP小于0.5mg/L，達(dá)到污水排放一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。從SBR反應(yīng)器中取混合液至1L燒杯(5#)中，厭氧1h，曝氣3h末投加硫酸亞鐵0.15mmol/L，投藥后再曝氣1h，沉淀0.5h，連續(xù)投加多個(gè)周期，進(jìn)行同步除磷。

化學(xué)污泥對(duì)生物除磷的影響試驗(yàn):投加硫酸亞鐵后，F(xiàn)e2+部分被氧化為Fe3+，藥劑以沉淀的形式包裹在活性污泥外層，沉淀的成分復(fù)雜，主要有羥基磷酸鐵、磷酸鐵、Fe(OH)3、多核羥基絡(luò)合物等，因此采用化學(xué)純磷酸鐵、氫氧化鐵來(lái)模擬化學(xué)污泥對(duì)聚磷菌釋磷/吸磷過(guò)程的影響。純生物除磷時(shí)，SBR好氧末的TP濃度為2.3~3.7mg/L(即0.075~0.12mmol/L)，化學(xué)輔助除磷針對(duì)的就是這部分生物處理后的剩余磷，并且考慮化學(xué)沉淀隨剩余污泥排出和在污泥中的累積，將FePO4的投加量定為0.075mmol/L(1#)，0.15mmol/L(2#)，F(xiàn)e(OH)3的投加量定為0.05mmol/L(3#)，0.10mmol/L(4#)，進(jìn)水結(jié)束后立即投加至反應(yīng)器內(nèi)，不投藥的反應(yīng)器作為對(duì)照組(0#)。

1.3測(cè)試項(xiàng)目與方法

水樣經(jīng)0.45μm濾膜過(guò)濾后測(cè)定，PO43--P采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定，K+采用離子計(jì)測(cè)定(雷磁PXS-270)。

觀察鉀離子對(duì)生物除磷的指示作用、同步除磷的特性、磷酸鐵沉淀/氫氧化鐵對(duì)生物除磷的影響，得出結(jié)論：

(1)鉀離子可用于指示生物除磷，K/P摩爾比與進(jìn)水鉀離子濃度有較好的正相關(guān)性。

(2)好氧末投藥進(jìn)行同步除磷時(shí)，投藥后的1h聚磷菌因無(wú)法獲得磷源而停止吸磷。連續(xù)投加藥劑，聚磷菌的厭氧釋磷量、好氧吸磷量均降低。建議化學(xué)輔助除磷時(shí)改變連續(xù)投藥為間歇投藥。

(3)系統(tǒng)中磷酸鐵沉淀含量0.075mmol/L時(shí)，聚磷菌的釋磷量、吸磷量分別高于對(duì)照組27%、23%，生物除磷得到強(qiáng)化。磷酸鐵含量為0.15mmol/L時(shí)，聚磷菌的釋磷量與對(duì)照組相等，但吸磷量低于對(duì)照組6%。含量增加對(duì)聚磷菌吸磷的抑制作用強(qiáng)于對(duì)釋磷的抑制作用。生物污泥對(duì)磷酸鐵的溶解/再沉淀有影響，并且對(duì)低濃度、高濃度磷酸鐵的作用過(guò)程不同。

(4)氫氧化鐵對(duì)聚磷菌厭氧釋磷和好氧初期吸磷有抑制作用，氫氧化鐵含量由0.05mmol/L增至0.10mmol/L時(shí)，其對(duì)聚磷菌厭氧釋磷量的抑制程度由19%增至26%，對(duì)好氧第1小時(shí)吸磷的抑制程度由20%增至39%。含量增加對(duì)聚磷菌吸磷的抑制作用更大。

(5)磷酸鐵在厭氧和好氧初期有溶解，聚磷菌釋放的磷一部分被氫氧化鐵吸附。