摘要
磷是一种不可再生资源，同时又是一种高需求资源，目前磷的储存量已经支撑不足百年，而城市污水厂中的磷若能回收，可满足当前25%左右的磷需求。针对城市污水全面资源化的大课题研究方向，本课题着力于碳基产品富集转移后的低进水碳源的城市污水的磷回收。本研究采用生物膜序批次反应器，经过若干周期循环后将进水中低浓度的磷逐渐富集到回收液中高浓度的磷，最终通过鸟粪石结晶法进行磷的分离，而结晶纯度和成本取决于回收液的磷浓度，磷浓度越高，回收率越高，经济代价也越低，如何在低进水碳源以及低碳源投加量的前提下，尽可能的获取高浓度富磷浓液，成为本研究的重点。 本研究主要集中在厌氧释放的刺激手段上，Biofilm-SBR工艺与传统EPBR的不同在于，BSBR工艺面临一个渐增的外界磷浓度，使得释磷会随着回收液磷浓度的提升而受影响，本研究针对这样一个渐增释磷阻力的条件，分别探究了碳源投加量，碳源投加方式，蓄磷量，△COD/△P几方面的因素对BSBR工艺厌氧释磷的影响，通过若干批次实验总结出量化关系，并通过高通量测序等微生物分析以及核磁共振磷谱（NMR31P）等手段对BSBR工艺的释磷机制和途径进行了探究，结果表明： （1）溶解氧影响BSBR系统的蓄磷能力，而蓄磷能力则影响生物膜在自然状态下的最大蓄磷量，3.5mg/L和6.5mg/L溶解氧工况下，系统最大蓄磷量分别为101.2mg-P/gMLSS和149.6mg-P/gMLSS，提升了47.83%。 （2）生物膜的蓄磷量和回收液磷浓度呈正相关性，当蓄磷量从57.9mg-P/gMLSS上升至159.6mg-P/gMLSS时，回收液磷浓度从10.89mg/L上升到225.5mg/L。 （3）碳源投加量以及投加方式影响BSBR工艺的厌氧释磷效果以及厌氧停留时间，增加碳源投加量可以提升厌氧释磷速率，释磷量，以及提高抑制浓度上限，但是系统的Cupt/Prel会随之上升。分批投加碳源可以刺激更多的磷且可以优化碳源的利用，但是完成全部释磷行为的时间会延长，由原来的2h需要调整至3h左右，延长了50%。 （4）系统的蓄磷量影响释磷效果，与释磷量，释磷速率以及抑制浓度呈正相关性，与Cupt/Prel呈反相关性，当蓄磷量从67.4mg-P/gMLSS上升到124mg-P/gMLSS时，一个厌氧周期释放浓度从22.58mg/L上升到38.61mg/L，而整个过程中的Cupt/Prel从8.86mg-COD/mg-P下降至5.08mg-COD/mg-P。 （5）BSBR高溶解氧工况下，系统的聚糖菌含量较多，占18.75%，猜测本系统中聚糖菌可能会在某种条件下表现出聚磷行为，且系统中聚磷菌的优势菌群为Burkholderiaceae，是一中可以从磷矿石中去除磷的微生物，且其去除机理与其分泌的EPS中P-O基团有关，猜测BSBR工艺可能是基于EPS的除磷机制参与。 （6）NMR分析显示本系统中，在好氧末的生物膜中，EPS和胞内磷占生物膜总磷分别为67.46%和32.54%；厌氧末生物膜中EPS和胞内磷占生物膜总磷分别为57.19%和42.81%，说明该系统EPS参与除磷，且发挥了较大的作用。
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