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磷是水體富營養(yǎng)化的限制因素，控制污水處理廠排放水中的磷尤為重要。生物除磷易受進水水質(zhì)和工藝參數(shù)的影響，國內(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輔助除磷的措施以達到污水排放一級A標準，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，目前主要從藥劑對硝化過程、ss、微生物群落結(jié)構(gòu)及數(shù)量、污泥活性的影響進行考察，對生物除磷的影響報道較少，原因在于投藥后難以區(qū)分化學除磷和生物除磷。藥劑除與活性污泥爭奪磷源外，化學除磷產(chǎn)生的化學污泥，在厭氧／好氧交替時也會出現(xiàn)磷的釋放和吸收而干擾生物除磷過程的判斷，如鐵鹽陳磷時產(chǎn)生的鐵磷沉淀和氫氧化鐵，厭氧時氧化還原電位降低使Fe3+還原成Fe2+，鐵磷沉淀溶解放出磷，好氧時又形成鐵磷沉淀而去除污水中的磷，氫氧化鐵也會吸附磷酸根。國內(nèi)外研究中有對污泥中磷的賦存形態(tài)進行分級提取、用污泥中PHA含量的變化表征生物除磷能力以區(qū)分生物除磷和化學除磷的報道。同步除磷時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)帶負電荷，Mg2+、K+作為聚磷的反離子以穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、維持細胞中性，反離子與正磷酸鹽同時釋放、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表征生物除磷能力，探討除磷劑對聚磷菌厭氧釋磷、好氧吸磷過程的影響，將有助于同步除磷的優(yōu)化控制。

1材料與方法

1.1試驗裝置與試驗用水

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

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

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

1.2試驗方法

同步除磷:前期優(yōu)選試驗已經(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，達到污水排放一級A標準。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)投加多個周期，進行同步除磷。

化學污泥對生物除磷的影響試驗: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，因此采用化學純磷酸鐵、氫氧化鐵來模擬化學污泥對聚磷菌釋磷/吸磷過程的影響。純生物除磷時，SBR好氧末的TP濃度為2.3~3.7mg/L(即0.075~0.12mmol/L)，化學輔助除磷針對的就是這部分生物處理后的剩余磷，并且考慮化學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)器作為對照組(0#)。

1.3測試項目與方法

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

觀察鉀離子對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摩爾比與進水鉀離子濃度有較好的正相關(guān)性。

(2)好氧末投藥進行同步除磷時，投藥后的1h聚磷菌因無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。建議化學輔助除磷時改變連續(xù)投藥為間歇投藥。

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

(4)氫氧化鐵對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，其對聚磷菌厭氧釋磷量的抑制程度由19%增至26%，對好氧第1小時吸磷的抑制程度由20%增至39%。含量增加對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。