生物除磷的碳源讨论

污水厂的管理者更趋向于使用除磷药剂来使出水的磷达到标准内。随着越来越多的污水厂认识到药剂成本在整个运行成本中的高比例，对生物除磷的能力的挖掘，也成为更多的污水厂管理者关注的地方。

污水厂的工艺管理人员常常会遇到一些磷去除的问题，比如在同样的加药情况下，出水总磷总在发生变化，或者加药量过大，出水总磷长期处于过低的情况，大量的消耗药剂成本，但是又不敢随意消减除磷药剂，唯恐一旦减药量，就会出现总磷波动甚至超标。这些问题其实都可以归结到一点，那就是污水厂的生物除磷在一直起着自己的作用，因此不论从总磷的更精准的控制，还是从厂内成本的消耗上，运行管理人员都需要对污水厂内的生物除磷进行更深入和全面的了解。

污水厂的生物除磷（EBPR）依赖于良好的活性污泥中的聚磷菌的厌氧释磷和好氧聚磷，运营管理人员了解聚磷菌的生物特性，并且为聚磷菌创造和维持正确的环境是有效发挥生物磷的关键。当然由于生物除磷的复杂关系，生物除磷的过程可能看起来像一个计算机技术中的“黑箱”，运营管理人员很难准确的描述出工厂内生物除磷的，污水处理是一个微观和宏观相结合的技术工作，微观的变化从宏观上是可以通过一些指标数字的观察到的。所以从宏观意义上，管理人员并不需要了解这么详细的数据，可以通过适当的数据来管理和控制生物除磷。

聚磷菌在厌氧区没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件，会发生释放磷的过程，聚磷菌在厌氧条件下只能吸收简单的有机分子，即“挥发性有机酸”（VFA）。活性污泥中的兼性细菌通过微生物的发酵作用将进水中的溶解性BOD转化为挥发性有机酸(VFA)，而聚磷菌吸收这些VFA并进入细胞内，同化合成为胞内碳源的储存物—聚-β-羟基丁酸盐(PHB)，聚磷菌在完成这个过程中所需的能量来源于聚磷菌将其细胞内的有机态磷转化为无机态磷的反应，并导致磷酸盐的释放，而在厌氧区的磷释放的越彻底，在好氧区域会吸收更多的磷，这就是理论上认为的生物除磷的过程。

从这个生物除磷的过程我们可以看到，生物除磷是有一定的要求的，首先是有足够的聚磷菌，没有聚磷菌的作用，生物除磷是不可能发生的。其次是需要进水中有一定量的溶解性的BOD能够被转化成为VFA（挥发性有机酸）。那么这个BOD的量需要多少才能净吸收足够的磷使出水达标呢？

这个我们就需要了解的自己污水厂中进水水质的BOD与磷之比（BOD：P），通过检测进水BOD和总磷来判断是否有足够的碳源来实现聚磷菌的磷的释放。这里要注意，虽然我们是要探究厌氧区的聚磷菌的生存环境，但是不能直接以检测厌氧区的BOD和P的比例为判断依据，是因为在生物池中进水和回流会均匀混合，使我们取到的混合液的BOD通常较低。如果简单的把生物池内的混合液进行检测，这样检测的数据是不能确定进入厌氧反应器的BOD：P值的。

在科学的理论研究表明，进水BOD和TP的比例小于20不太可能实现生物除磷的效果，但是这个比例大于40会有比较良好的生物除磷的效果。因此我们在实际运行中如果希望发挥更好的生物除磷的作用，可以衡量一下污水厂中实际进水的BOD和TP的比例关系，如果低于这个比例可以进行除磷碳源的补充，但是要注意，聚磷菌对碳源是需要简单的有机分子，因此在选择碳源时要注意选择快速降解的碳源。比如常用的乙酸钠就是比较容易降解的碳源，适合在生物除磷的碳源补充。特别是一些污水厂使用碳源进行生物脱氮的碳源补充，也可以在厌氧区域投加一定量的碳源，来加强生物脱氮的效果，这样可以通过生物除磷的效果的实现，减少化学除磷的药剂投加。

一般来说在污水厂的实验室内简单的BOD测试不能检测出聚磷菌所需的VFA数量的。只能通过检测易生物降解的生化需氧量来预测VFA的数量。所以通过检测可溶性的COD，也就是通过絮凝和过滤后的COD测试是衡量聚磷菌所需碳源数量的更准确的方式。通过长期的检测，我们可以根据化验室的数据关联来确定这两者之间的比例，但是要注意，这个比例可能会随季节的转化而发生变化。在污水收集管路中的厌氧条件和发酵作用下，一部分有机物通常会分解为较简单的分子，就会增加释磷过程中所需的VFA，实现更好的生物除磷。特别是在旱季期间居民用水量少，整个污水管网内流速缓慢，以及具有化粪池收集系统都有助于BOD转化成为VFA。但是在多雨的季节，污水管网内来自更多的雨水可能会导致厌氧发酵的性能下降，导致VFA的减少，也会对生物除磷的效果下降。这也是在一些污水厂内夏季的除磷效果不如冬季的原因。

同时也要注意，当包含硝酸盐的回流污泥进入厌氧区时，会产生缺氧条件，在这样的缺氧条件下，反硝化细菌就会快速生长，与聚磷菌在释磷作用中共同竞争易降解的BOD。因此在实际运行中，要每周测量回流污泥中的硝酸盐，根据检测出来的硝酸盐含量，调整生物过程，以保证回流污泥中的硝酸盐含量低于5 mg / L，如果大于10 mg / L的结果可能导致反硝化菌和聚磷菌的竞争，导致生物除磷的效果下降。

我们在收集到足够的运行数据的时候，生物除磷会成为可控的。运行人员对生物除磷的环境管理的内容可以从提升的污水的各项水质，包括进水总磷，进水BOD，对活性污泥的浓度和回流污泥浓度，回流流量，以及厌氧，缺氧和好氧的溶解氧浓度等等来进行。这些参数需要进行长时间的大量的数据积累，最终形成本厂内的生物除磷工艺的影响因子，但是也要记住，由于大多数市政污水厂中的活性污泥在系统内停留的时间都是比较长的，所以我们所作的任何工艺的调整，对工艺所产生的影响都需要一定的时间来验证。一般做出的生物调整，需要一到两周内应观察到出水磷浓度变化，所以是需要我们工艺管理人员做工艺的预先调整。