污水中磷形態分析

① 急急急！！！污水中氮和磷對環境有哪些危害分析生物脫氮除磷過程中不同階段微生物作用的特點

第1 卷第1 期
2 0 0 0 年2 月

環境污染治理技術與設備
Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control
Vol . 1 , No . 1
Feb . , 2 0 0 0
生物脫氮除磷工藝中的
微生物及其相互關系
X
郭勁松 黃天寅 龍騰銳
(重慶建築大學城市建設學院,重慶400045)
摘 要
本文著重對近年來脫氮除磷微生物學方面的研究進展進行了綜述,分析了生物脫氮除磷
反應器中各類功能微生物間的相互作用關系,營養物代謝機理和對處理效率的貢獻,討論了
脫氮除磷生物學應深入研究的一些問題。
關鍵詞:廢水處理 脫氮除磷 微生物
一、前 言
生物方法脫氮除磷由於其處理效率高、運行成本較低、污泥相對易處理,受到廣泛重
視。目前已經發展了諸如A/ O、A2/ O、Bardenpho 、UCT、VIP、SBR 及氧化溝等較為成功
的脫氮除磷工藝。在生物脫氮除磷過程中,微生物的種類、數量和代謝活性以及它們之間
相互作用關系所形成的微生態系統的特徵,直接影響著廢水處理的效率。因此,分析研究
脫氮除磷微生物的種類及其相互作用的關系,對於生物脫氮除磷工藝的優化控制管理和
開發新工藝將會起到重要作用。
二、生物脫氮除磷活性污泥微生物組成
11 脫氮微生物
一般生物廢水處理反應器內的微生物都能降解蛋白質、多肽、氨基酸、尿素等含氮化
合物以獲得生命活動所需能量和其它小分子物質,並生成氨氮,這個過程稱為氨化[1 ] 。
蛋白質的分解過程如下[2 ] :
蛋白質
蛋白酶
蛋白腖
蛋白酶
多肽
肽酶
氨基酸
不同微生物所具有的蛋白酶也不盡相同,如枯草桿菌有明膠酶和酪蛋白酶,而大腸桿
菌沒有這兩種酶,因此不能分解明膠和酪蛋白。污水中能分解蛋白質的微生物種類很多,
特別是假單胞菌屬、牙孢菌屬中某些種均能產生蛋白酶。真菌中的麴黴、毛霉和木霉也能
X 本研究得到國家自然科學基金資助(59838300)
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產生蛋白酶分解蛋白質。
氨基酸被吸收進入微生物細胞後,有的轉化為另一種氨基酸用於合成菌體蛋白質或
某些含氮化合物的合成。而另一部分氨基酸的降解主要通過脫氨基和脫羧基兩種方式。
由於微生物類型、氨基酸種類與環境條件不同,脫氨方式也不同,主要有:
a. 氧化脫氮:在有氧條件下好氧微生物將氨基酸氧化成酮基酸和氨。
b. 還原脫氮:在厭氧條件下,專性厭氧菌和兼性厭氧菌將氨基酸還原成飽和脂肪酸和
氨。
c. 水解脫氮和減飽和脫氮:不同氨基酸經此兩種方式脫氨生成不同的產物。如大腸
桿菌及變形桿菌水解色氨酸,生成吲哚、丙酮酸及氨;糞鏈球菌使精氨酸產生瓜氨酸;大腸
桿菌、變形桿菌、枯草桿菌和酵母菌等能將半胱氨酸分解為丙酮酸、氨和硫化氫。
硝化反應是在好氧狀態下由亞硝酸菌( Nit rosomonas ) 與硝酸菌( Nit robacter) 共同完
成的。亞硝酸菌有亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺桿菌屬和硝酸球菌屬等,硝酸菌有硝酸桿
菌、螺菌屬和球菌屬等,兩者都屬專性好氧菌。硝化細菌幾乎生活在所有污水處理過程
中,它們都是革藍氏染色陰性,具有強烈的好氧性,不能在酸性條件下生長,由於這兩類細
菌不需要有機物作為養料,且是通過氧化無機的氮化合物得到所需的能量,故它們是化能
自養型的細菌[3 ] 。亞硝酸菌和硝酸菌以無機化合物CO2 -
3 、HCO -
3 及CO2 等為碳源,以
NH+
4 及NO -
2 為電子供體,O2 為電子受體,使氨氮氧化並合成新細胞,反應式可表示為:
55NH+
4 + 76O2 + 109HCO-
3
亞硝酸菌
C5H7NO2 + 54NO -
2 + 57H2O + 104H2CO3
400NO -
2 + NH+
4 + 4H2CO3 + HCO -
3 + 195O2
硝酸菌
C5H7NO2 + 3H2O + 400NO -
3
污水生物處理系統中微生物在無氧條件下大多具有反硝化能力,常見的有變形桿菌、
微球菌屬、假單胞菌屬、芽胞桿菌屬等[4 ] 。這些細菌利用硝酸鹽中的氧進行呼吸,氧化分
解有機物,將硝態氮還原為N2 或N2O ,其過程如下[5 ] :
NO -
3
硝酸鹽還原酶
NO -
2
亞硝酸鹽還原酶
NO
氧化氮還原酶
N2O
氧化亞氮還原酶
N2
Payne[6 ] (1973) 系統回顧了具有反硝化能力的廢水處理微生物,指出有些類群只具有
硝酸鹽還原酶,故只能將NO -
3 還原至NO-
2 ,如無色桿菌屬、放線桿菌屬、氣單胞菌屬、瓊
脂桿菌屬、芽孢桿菌屬等;而其它類群由於具有反硝化中的全部酶系,因此能將NO-
3 還
原成N2 ,如微球桿菌屬、丙酸桿菌屬、螺菌屬等。在所有反硝化菌中,有些是專性好氧菌,
有些是兼性厭氧菌。它們在好氧、厭氧或缺氧條件下,即使利用相同的有機基質,但通過
不同的呼吸途徑,產生的能量不同,同時細胞產量也不同。此外,少數專性和兼性自養細
菌也能還原硝酸鹽,如硫桿菌屬細菌能以氫氣還原性H2S 等無機物為電子供體,在厭氧
條件下利用NO -
3 作為電子受體來氧化還原性硫。
Kuenen J G等[7 ] (1987) 及Robert son L A. 等[8 ] (1992) 發現,許多異養型硝化細菌能
進行好氧反硝化反應,在產生NO -
3 和NO -
2 的過程中將這些產物還原,這為在同一反應
器中在同一條件下完成生物脫氮提供了可能。Vandegraaf 等[9 ] (1995) 研究發現異養硝
化、好氧反硝化細菌Thiosphaera pantot ropha 能把NH+
4 氧化成NO-
2 ,爾後通過反硝化途
徑將NO-
2 (與外源提供的NO -
2 和NO -
3 一起) 還原為N2 ,從而完成脫氮。
1 期 郭勁松等:生物脫氮除磷工藝中的微生物及其相互關系 9
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Mnlder A 等[10 ] (1995) 發現氨確實可以直接作為電子供體進行反硝化反應,並稱之
為Anaerobic Ammonium Oxidation (厭氧氨生物氧化) 。Vandegraaf 等[11 ] (1996) 通過研
究,證實了厭氧氨生物氧化是一個微生物過程,在厭氧分批培養中,氨與硝酸鹽同時被轉
化,僅有微量的亞硝酸鹽積累,一旦硝酸鹽耗盡,氨轉化即停止,但其中起作用的菌屬還待
進一步研究。
21 除磷微生物
在有氧條件下攝取磷,在厭氧條件下釋放磷原理[12 ,13 ,14 ,15 ] ,目前已被普遍接受。
Fuhs 等[16 ] (1975) 對Baltimore Black River 和Seneca Falls 這兩個具有很好除磷效果的污
水廠曝氣池中的活性污泥進行檢測,發現不動桿菌屬( Acinetobacter) 與磷的去除密切相
關。Buchan[17 ] (1983) 研究分析了除磷效果良好的幾個試驗裝置及污水廠的曝氣活性污
泥,表明不動桿菌是其中的優勢菌種,他認為廢水生物除磷過程首先是富集不動桿菌屬,
然後通過該菌過量吸收磷達到除磷的目的。此後,Lotter[18 ] (1985) ,Cloete 等[19 ] (1985) ,Bay2
ly 等[20 ] (1989) 和Beacham[21 ] (1990) 也分別在除磷活性污泥中檢測到了大量的不動桿菌屬。
然而,Brodich 等[22 ] (1983) 發現其生物除磷試驗裝置活性污泥的微生物中,不動桿菌屬是少
數菌屬,只佔總量的1 %～10 %,而優勢菌屬為氣單胞菌屬和假單胞菌屬。Hiraishi 等[23 ]
(1989) 比較了生物除磷工藝活性污泥與非除磷工藝活性污泥的微生物組成,發現兩者中的
不動桿菌都不佔優勢,在除磷A/ O 法活性污泥中不動桿菌屬只佔大約1 %。由此可見不動
桿菌並不是唯一的除磷微生物,還有其它微生物的除磷能力也不容忽視。
Mino[24 ] (1987) 提出內源糖通過EMP 途徑(酵解途徑) 降解,獲得的能量用來吸收醋
酸以合成PHB(聚羥基丁酸鹽) ,除磷菌在厭氧段降解內源糖的反應式為:
CH2O + 0. 083C6H10O5 (CH) + 0. 44HPO2 -
3 + 0. 023H2O

1. 33CH1. 5O0. 5 (PHB) + 0. 17CO2 + 0. 44H3PO4
圖1 厭氧狀態放磷[ 21 ]
在好氧或有NO -
3 存在條件下,因消耗
PHB 及內源碳而建立起的三羧酸循環和呼
吸鏈產生氫離子,為維持細胞質子動力pmf
的恆定趨向,細胞吸收過量磷,並合成豐富的
Poly - P[25 ] 。除磷菌生化反應模型如圖2 所
示。
31 具有反硝化能力的除磷菌(DPB)
在污水生物處理中,生物除磷通常是與
生物脫氮(硝化與反硝化) 工藝一起應用。如
圖2 所示,有些除磷菌亦能利用NO -
3 作為電子受體,在吸收磷的同時進行反硝化。許多
研究者[27 ] [28 ,29 ,30 ]在活性污泥系統和實驗室培養中發現了具有反硝化能力的除磷菌
(DPB) 。NO -
3 被用來氧化細胞內儲存的PHB ,然後以氮分子的形式從廢水中排除。這樣
引起水體富營養化的氮、磷兩大主要元素都被去除。Kuba[31 ] (1994) 發現DPB 除磷能力
與傳統A/ O 工藝中普通除磷菌相似,同時也具有建立在內源PHB 和糖類物質(Carbohy2
drate) 基礎上類似的生物代謝機理。在特定的條件下,除磷菌具有很強的反硝化能力。
1 0 郭勁松等:生物脫氮除磷工藝中的微生物及其相互關系 1 卷
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Kuba[32 ] (1997) 在Holten 污水處理廠的研究表明,約有50 %的除磷菌參與了反硝化活動。
圖2 好氧/ 缺氧狀態吸磷[ 26 ]
三、生物脫氮除磷工藝反應器中微生物關系
一般來說[33 ] ,微生物的相互關系有三種可能:第一,一種微生物的生長和代謝對另一
種微生物的生長產生有利影響,或者相互有利,形成有利關系,如生物間的共生和互生;第
二,一種微生物的生長與代謝對另一種微生物的生長產生不利影響,或者相互有害,形成
有害關系,如微生物間的拮抗、競爭、寄生和捕食;第三,兩種微生物生活在一起,兩者間發
生無關緊要、沒有意義的相互影響,表現出彼此對生長和代謝無明顯的有利或有害影響,
形成中性關系,如種間共處。
11 有利關系
微生物之間的有利關系可分為互生關系和共生關系。互生關系是微生物間比較鬆散
的聯合,在聯合中可以是一方得利,即一方為另一方提供或改善生活條件,或者是雙方都
得利。而共生關系是兩種微生物緊密地結合在一起,當這種關系高度發展時,就形成特殊
的共同體,在生理上表現出一定的分工,在組織和形態上產生新的結構。
生物脫氮系統中,互生關系主要表現為在化學水平的協作,即微生物間相互提供生長
因子、代謝刺激物或降解對方的代謝抑制物,平衡pH 值,維持適當的氧化還原電位或消
除中間產物的累積。氨化細菌,亞硝酸菌,硝酸菌及反硝化菌之間就表現為互生關系。在
氮素轉化過程中,氨化細菌分解有機氮化合物產生氨,為亞硝酸菌創造了必需的生活條
件,但對氨化細菌則無害也無利。亞硝酸菌氧化氨,生成亞硝酸,又為硝酸菌創造了必要
的生活條件。Chai Sung Gee 等[34 ]研究了亞硝化單胞菌屬與硝化桿菌在反應器內的相互
作用,運用懸浮生長實驗獲得的穩態氨和亞硝酸氧化的數據確定了這兩種細菌數量的生
長參數,得出結論:硝化桿菌的活性依賴於硝化桿菌對亞硝化單胞菌的數量比例,而亞硝
化單胞菌的活性則不受兩者之間數量比例的影響。可以斷定這兩個種群之間必然存在著
酶促共棲或生物化學的能量轉移。反硝化菌則在厭氧條件下將NO-
3 、NO -
2 還原為N2 氣
體,從污水的液相中排出,為亞硝化菌和硝化菌解除抑制因子,同時反硝化過程還提高了
反應器內的鹼度,部分地補充了硝化過程所消耗的鹼度,有利於反應器內pH 值穩定在硝
化菌活性較大的范圍內。

② 污水處理中有機磷和無機磷分別指什麼

有機鱗：指含有來碳-磷鍵自的有機化合物，污水含有的有機磷中一般多為有機磷農葯（殺蟲劑）。
無機磷：國家規定污水處理中，僅處理磷酸離子、對硫磷、元素磷、甲基對硫磷、馬拉硫磷。
這是由於無機磷是指土壤、植物和肥料中未與碳結合的含磷物質的總稱。但無機磷的用途甚廣，在製造火柴、焰火、爆竹信號彈、某些合成染料、人造磷肥、殺蟲劑、滅鼠葯及醫療用葯中，均應用無機磷。所以種類太多。因此僅處理主要合成物，也就是上述國家規定的處理物。
註：以上數據來源於污水綜合排放標准（GB 8978-1996）

③ 水中的磷以什麼形態存在

P2O5會與水反應生成H3P04
應該是PO3(3-)
PO2(3-)也可能存在

可用Ca2+除去

④ 污水處理中如何將總磷由0.5降到0.05

電解法脫磷：含PO43-的廢水可以用鐵作陽極進行電解去除, 在這種情況下回, 磷酸鹽以Fe3(PO4)2及FePO4的形態被答去除,然後再經陽極進行電解以去除殘余的鐵離子。含磷廢水可用鐵～鋁作電極進行電解凝聚進行處理。
結晶法除磷：就是向已含鈣鹽的含磷廢水中添加一種結構和表面性質與難溶磷酸鹽相似的固體顆粒，破壞溶液的亞穩態，在作為晶核的除磷劑上析出羥基鈣磷灰石，從而達到除磷目的。
化學法除磷：即投加除磷劑，投加除磷劑後，污水中進行的不僅是沉析反應，同時還發生著化學絮凝作用，即形成的細小的非溶解狀的固體物互相粘結成較大形狀的絮凝體，通過固液分離，得到凈化的污水和固液濃縮物(化學污泥)，達到化學除磷的目的。

⑤ 污水處理什麼原因造成總磷超標 磷超標該怎麼處理

• 一、總磷超來標的原因

  1、凈水總磷太高（自進水不穩定）

  2、好氧段的聚磷菌，不能大量攝取溶解性磷，排泥不暢，沉澱效果不理想。增大二沉池還原電位增高、造成磷釋放，除磷效果就會不盡人意，就會產生總磷超標。污泥濃度高，加大排泥。

  

• 4、微點環保建議

  總的來說，總磷超標解決辦法有這三種，需根據實際情況選擇，後面兩種方法操作復雜，成本較高，適用於高濃度的總磷處理，而投加除磷劑節約成本，操作簡便，適合去除中低濃度的總磷，一般前面兩種方法都不能把磷完全降到達標，要配合除磷劑一起使用。

⑥ 污水處理指標中總磷是否僅測定PO4

污水抄處理指標總磷採用GB11893-89《水質 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》檢測，將水中所有的磷（包括磷酸鹽、亞磷酸鹽、次亞磷酸鹽、焦磷酸鹽、有機磷等各種形態的磷）轉化成正磷酸鹽，正磷酸鹽與鉬酸銨反應，在銻鹽存在下生辰磷酸鉬雜多酸，立即被抗壞血酸還原，生成藍色的絡合物。其含量在700nm波長處吸光度呈線性關系。

⑦ 水體中磷的存在形式有哪些

氮：進入水體中的氮主要有無機氮和有機氮之分。無機氮包括氨態氮（簡稱氨氮）和硝態氮。氨氮包括游離氨態氮NH3-N和銨鹽態氮NH4+-N；硝態氮包括硝酸鹽氮NO3--N和亞硝酸鹽氮NO2--N。有機氮主要有尿素、氨基酸、蛋白質、核酸、尿酸、脂肪胺、有機鹼、氨基糖等含氮有機物。可溶性有機氮主要以尿素和蛋白質形式存在，它可以通過氨化等作用轉換為氨氮。 磷： 主要是磷酸鹽

⑧ 污水處理廠磷超標原因

污水中的磷部分來源於化肥和農業廢棄物。同時，生活中含磷洗滌劑的大量使用也使生活污水中磷的含量顯著增加。

⑨ SEDEX的磷形態分級方法可不可以用在污泥分析中

你可能搞錯了吧，SEDEX是指供貨商商業道德信息交流的縮寫形式（Supplier Ethical Data Exchange）。
如果要想知道污泥的磷含量是否正常，可以用磷形態分級對污泥進行分析，按照有關國家的標准可以進行對照污泥是否處在正常狀態。
以下是水體磷含量標准可以作為衡量表層泥是否正常的參考數據：
1、廢水處理排放總磷含量國家有一定的要求，按照GB 18918-2002的標准為（以P計）：一級A1mg/L；
2、地表水標准GB 3838-2002的標准為（不含湖、庫，以P計）：一類0.02mg/L，二類0.1mg/L，三類0.2mg/L；
水體表層沉積物中有機磷(Po)含量過高易造成水體富營養污染。
不知道以上回答是否是你想要知道的用在污泥分析中的「SEDEX的磷形態分級方法」？

⑩ 污水處理怎樣除磷

磷在污水中的存在形式有正磷、亞磷、次磷、有機磷。
正磷除去的主要方專法是化學沉析法，將磷屬酸鹽變成不溶性鹽再析出。現在主要有鈣鹽，鋁鹽，鐵鹽。
生物除磷是利用聚磷菌的生化作用除磷。基礎原理是：利用聚磷菌在厭氧條件下能充分釋放其細胞體內的聚合磷酸鹽，而在好氧條件下又能超過其生理需要從水中吸收磷，並將其轉化為細胞體內的聚合磷酸鹽的特性，形成富含磷的生物污泥，通過沉澱從系統中排出這種富磷污泥，達到從廢水中除磷的效果。
而亞磷、次磷、有機磷多存在於電鍍行業，農業，先把其轉化為正磷，再參照以上方法去除。潤群化工