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

關(guān)鍵詞：廢水，磷處理，污染物

1、進(jìn)水磷濃度對(duì)磷處理過(guò)程的影響

在廢水磷處理反應(yīng)器中聚磷菌在好氧階段吸收的磷與進(jìn)水中磷的濃度有一定關(guān)系，可能影響厭氧階段磷的富集，從磷元素守恒角度來(lái)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(jìn)水磷濃度的影響，將進(jìn)水調(diào)控為5 mg/L左右，出水均在0.5mg/L以下；為了探究進(jìn)水濃度對(duì)磷出水的影響，將進(jìn)水磷濃度調(diào)至12mg/L左右，此時(shí)的出水在5 mg/L左右；進(jìn)一步提高進(jìn)水磷濃度，將其調(diào)節(jié)至15mg/L左右時(shí)，出水磷濃度達(dá)到10mg/L；將進(jìn)水磷濃度調(diào)回5mg/L，出水仍舊回復(fù)到0.5mg/L以下。當(dāng)進(jìn)水濃度在12mg/L左右時(shí)，反應(yīng)器吸磷量大于進(jìn)水濃度為5mg/L和15mg/L的情況。在實(shí)際進(jìn)水中磷濃度略大于5mg/L小于12mg/L時(shí)也能達(dá)到較為良好的效果，若濃度大于12mg/L就會(huì)影響處理效率，本反應(yīng)器適應(yīng)進(jìn)水濃度波動(dòng)情況良好，能夠在短時(shí)間內(nèi)回到應(yīng)有的處理水平。從磷富集的角度來(lái)看，富集時(shí)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(jìn)水磷濃度。上述結(jié)果表明，進(jìn)水磷濃度對(duì)磷回收液的影響并非完全正向，在一定范圍內(nèi)增加進(jìn)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(yán)重影響出水水質(zhì)。有研究表明，使用SBBR反應(yīng)器進(jìn)行除磷實(shí)驗(yàn)，當(dāng)進(jìn)水磷濃度為30mg/L時(shí)出水情況很好，可能是長(zhǎng)期馴化的結(jié)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(shí)都會(huì)時(shí)常出現(xiàn)出水不達(dá)標(biāo)的情況，需要后期再進(jìn)行化學(xué)法除磷，由此可以說(shuō)明本反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jìn)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(wú)關(guān)系，直接導(dǎo)致了進(jìn)水磷濃度突破50mg/L，使本回收液濃度達(dá)到鳥糞石法回收磷的標(biāo)準(zhǔn)。由此可得，聚磷菌培養(yǎng)或磷溶液富集過(guò)程中進(jìn)水磷濃度的變化也可能影響最終的結(jié)果，在以后的研究實(shí)驗(yàn)中要確保進(jìn)水磷濃度的穩(wěn)定才能更好的進(jìn)行其他因素的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，否則很難排除進(jìn)水磷濃度對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的影響。

2、回收液中COD濃度對(duì)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(bǔ)充碳源方式誘導(dǎo)生物濾池內(nèi)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(lái)獲取能量，將其體內(nèi)的多聚磷酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)檎姿猁}釋放出來(lái)。COD的濃度要達(dá)到多少才會(huì)對(duì)磷的釋放有正向影響，為何需要達(dá)到這個(gè)濃度才能繼續(xù)刺激聚磷菌在回收液中釋放磷，它會(huì)怎樣促進(jìn)富磷溶液濃度的上升。

有研究表明，當(dāng)溶液中COD濃度達(dá)到1000mg/L會(huì)刺激到生物體的反映，向反應(yīng)器的厭氧階段投加高濃度乙酸鈉溶液，使反應(yīng)器中的COD濃度達(dá)到1100mg/L，配置一定濃度的富磷回收液觀察其濃度變化，并對(duì)該過(guò)程做了沿程數(shù)據(jù)分析如圖2所示，圖中可看出前50min內(nèi)COD濃度快速下降，從1100降到400mg/L，后150min呈平緩下降趨勢(shì)，COD濃度從400降到160mg/L，最后_50min基本保持在180mg/L不再下降，說(shuō)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(dá)到了34mg/L，說(shuō)明COD的濃度對(duì)富磷回收液釋磷速度的影響沒有那么明顯，在整個(gè)反應(yīng)過(guò)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(nèi)磷元素代謝速度的關(guān)鍵元素，濃度越高代謝越快。在本周期內(nèi)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(gè)基本的標(biāo)準(zhǔn)與其他磷回收方法進(jìn)行衡量。

實(shí)驗(yàn)可知，增加溶液中的COD濃度會(huì)對(duì)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(yīng)器中的高有機(jī)物濃度。對(duì)于富磷溶液濃度回落的現(xiàn)象有2種解釋：第一種，當(dāng)?shù)孜餄舛仍匠渥銜r(shí)，生物釋磷過(guò)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(xiàn)象有可能是加快了釋磷速率而導(dǎo)致磷溶液濃度的增加，下一次回收過(guò)程中沒有高COD的環(huán)境，致使聚磷菌反吸了富磷溶液中的磷，之后的厭氧反應(yīng)階段釋磷速率回復(fù)到原有水平，富磷回收液的濃度不再升高；第二種，高有機(jī)物濃度直接刺激了生物膜上聚磷菌對(duì)磷的釋放，而濃度一旦降低則會(huì)導(dǎo)致溶液和生物本身回

復(fù)平衡狀態(tài)。上述兩種解釋不同點(diǎn)在于富磷溶液的濃度突躍一個(gè)是釋磷速度的變化，一個(gè)是釋磷量的變化。

3、ORP對(duì)磷處理的影響

ORP數(shù)值決定了聚磷菌是否在較好的厭氧條件下生長(zhǎng)，可用其變化衡量聚磷菌的釋磷性能。生物膜反應(yīng)器內(nèi)的環(huán)境會(huì)對(duì)膜上的生物產(chǎn)生影響，溶解氧就是其中一個(gè)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(lái)描述反應(yīng)器中的厭氧環(huán)境。在厭氧階段，反應(yīng)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(gè)較為快速的上升，相應(yīng)的磷濃度也有一個(gè)較快的上升速度，到后面部分反應(yīng)器中的ORP達(dá)到-500mg/L，磷濃度平緩上升至33mg/L。上述情況表明，ORP達(dá)到-100mg/L能得到較好的富磷速率，總的來(lái)說(shuō)該反應(yīng)器的厭氧情況良好，1. 5h后ORP可以達(dá)到-500mg/L的良好狀態(tài)，這也表明磷回收液的磷濃度與環(huán)境中ORP的相關(guān)度并不高。

總之，一定程度上提升進(jìn)水磷濃度，增大吸磷量，導(dǎo)致溶液磷濃度的突躍，在以后平行實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意保持進(jìn)水磷濃度的一致，否則無(wú)法消除磷濃度對(duì)結(jié)果的影響；厭氧階段COD濃度上升到1100mg/L，使得磷溶液濃度實(shí)現(xiàn)第二次突躍，COD濃度可能是刺激生物體內(nèi)磷元素代謝速度的關(guān)鍵元素，濃度越高代謝可能越快；磷回收液厭氧階段反應(yīng)器中ORP 情況良好，除前10min反應(yīng)器有一個(gè)從好氧到厭氧的過(guò)度時(shí)間，其余時(shí)間均不影響富磷溶液中磷濃度的上升，這也表明本系統(tǒng)中，磷回收液的磷濃度與環(huán)境中ORP的相關(guān)度并不高。

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