Study on the Mechanism of Sequencing Batch Biofilm Process for Phosphorus Remo val

LI Jun1, WANG Bao-zhen2, NIE Mei-sheng3
(1.School of Construction Engineering,Beijing Polytechnic University,Beijing 100 022,China； 2.School of Municipal and Environmental Engineering,Harbin I nstitute of Technology,Harbin 150090,China； 3.Science and Technology Commission,Ministry of Construction,Beijing 100835,China)

　　Abstract： The31P—NMR (nuclear magnetic resonance) spectrograms were us ed to demonst rate the mechanism of biological phosphorus removal.It was verified that the pho sphorus removal bacteria decompose intracellular polyphosphate and release inorg anic phosphate in the form of orthophosphate under anaerobic conditions；and unde r aerobic or anoxic conditions,the inorganic phosphate is taken up,with excess a mounts stored as polyphosphate in bacterial cells.It was also demonstrated that phosphorus removal in the submerged sequencing batch biofilm process is achieved as a result of biological action.
　　Keywords: nuclear magnetic resonance； sequencing batch reactor； biofilm； biological pho sphorus removal

　　与活性污泥相比，生物膜法形成了一个更为复杂的复合生态系统。在纵向，微生物构成了一个由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物等多个营养级组成的复合生态系统^［1］；在横向，沿着液体到填料的方向，构成了一个附着好氧型、附着兼氧型和附着厌氧型的多种不同活动能力、呼吸类型、营养类型的微生物系统，因而生物膜法具有更节能、更强的抗冲击负荷能力，具有较大的单位体积生物量、较长的固体停留时间(SRT)和剩余污泥量少且易于沉淀以及运行管理方便等优点。许多研究证明，固定填料和悬浮填料的连续流淹没式生物膜法(CF—SBR)A/O工艺都具有较高的有机物去除率和脱氮率，而除磷率却很低^［1～5］，这是由于在CF—SBR的缺氧区降解有机物和进行反硝化的异养菌为优势菌属，而在好氧区以硝化为目的的自养硝化菌为优势菌属，微生物在空间上持续地处于单一状态而不能处于A/O交替的状态，所以除磷菌难以在CF—SBR中生长。但是，笔者研究的淹没序批式生物膜法(SB—SBR)具有较好的除磷率［6］。
　　一些现代生物除磷机理的观点认为：在厌氧条件下，除磷菌处于压抑状态而分解体内的多聚磷酸盐产生能量，并放出磷酸盐以维持除磷菌的代谢，同时将胞外有机酸摄入胞内并合成聚β—羟基丁酸(PHB)；合成PHB的能量来自聚磷酸盐分解过程中产生的三磷酸腺苷(ATP)；压抑状态越长，磷释放越彻底，同时也可在胞内合成更多的PHB。在好氧条件下，除磷菌利用分解胞内PHB产生的ATP将废水中的磷酸盐过量摄取到胞内，并转变成聚磷酸盐。由于厌、好氧的交替，除磷菌可利用胞内和胞外的能量进行分解代谢和合成代谢，因而在与其他微生物的竞争中占优势，可在系统中大量增殖，形成一种稳定的高效除磷污泥体系。但是，这种观点和相应的生化模式尤其是聚磷酸盐的合成与降解在厌氧、好氧段表现出来的特点和规律还缺乏验证，因此有必要对生物除磷机理做进一步的验证和探讨。

1 试验装置

　　 试验装置如图1所示。

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