 图4 COD为250 mg﹒L-1时系统运行结果 |
 图5 COD为200 mg﹒L-1时系统运行结果 |
Fig. 4 Theoperational result of system inFig. 5 The operational result of system in
when COD is 250 mg﹒L-1when COD is 200 mg﹒L-1
2.2.4 有机基质为200 mg﹒L-1时实验结果
当进水COD降为200 mg﹒L-1时，厌氧阶段释放磷量下降为13 mg P﹒L-1左右，出水磷达到1～2.4 mg﹒L-1之间，说明有机基质已经影响了除磷的效率。科技论文，聚磷菌。科技论文，聚磷菌。缺氧阶段磷酸盐下降明显减少，仅下降了5 mg P﹒L-1，说明DPB反硝化除磷效果下降。
从图5中氮的反应效果来看，二沉池出水氨氮几乎为0，氨氮基本完全被氧化，而且出水有少量残余的硝酸氮，说明缺氧段能够给DPB反硝化除磷提供足够的硝酸根电子受体，那么可能由于进水有机基质减少，PAOs/DPBs没有足够可利用的VFA转化为PHB所致，由于PHB储量不足，导致PAOs/DPBs在缺氧/好氧段不能氧化分解体内更多的PHB产生足够的能量吸收磷。影响缺氧/好氧阶段吸磷效率，致使最后出水磷含量逐渐升高。实验中发现，厌氧出水COD含量要稍微高于前阶段，说明缺氧/好氧阶段PAOs/DPBs由于PHB储备不足，可能会进一步影响PAOs/DPBs下一循环的放磷/吸磷交替反应，进而影响它们的生存再生能力，在系统中逐渐变为劣势种属，影响系统的除磷脱氮能力。
从实验结果可知，有机基质降低到200 mg﹒L-1时，磷的去除效果受到较明显的影响，而氮和有机物的去除没有受到太大影响，出水中仅有少量的硝酸氮，氮的去除基本维持在99％以上，COD的去除率为90％。说明进水COD为200 mg﹒L-1时，对于脱氮来说，有机基质足够。
2.2 脱氮除磷阶段有机基质、磷和氮的变化情况
2.2.1有机基质的变化规律
 
图6 COD的变化情况图图7 不同COD浓度时磷酸盐的变化情况
Fig.6Variation of CODFig.7 Variation of phosphatic at different
COD concentration
根据进水有机基质的不同，各个反应池COD的变化情况如图6所示。
从图6可以看出，进水经过厌氧阶段时，溶液中COD浓度大幅度下降，厌氧池出水几乎接近二沉出水。厌氧池出水COD约为28～37 mg﹒L-1，二沉出水约为18～25 mg﹒L-1。说明进水中COD主要被聚磷菌吸收利用，厌氧阶段有机基质消耗越多，说明聚磷菌释放的磷酸盐越多（如图7），从而也会转化为聚磷菌体内的聚合物PHB越充分，为聚磷菌在后面的缺氧/好氧池中反硝化脱氮及吸收磷酸盐提供良好的条件。
2.2.2磷的变化规律
随着进水COD逐渐降低，每阶段反应池出水磷酸盐发生不同的变化，不同进水COD浓度下，各反应池中磷酸盐的变化情况总结如图7所示。
从图7可以看出，厌氧池PAOs/DPBs释放的磷酸盐量随着进水COD的降低而逐渐减少，当进水COD为400 mg﹒L-1→300 mg﹒L-1→250 mg﹒L-1→200mg﹒L-1时，厌氧条件下聚磷菌最大放磷量为25 mg P﹒L-1→19mg P﹒L-1→16 mg P﹒L-1→13 mg P﹒L-1。说明进水有机基质越充足，可供PAOs/DPBs利用的基质越多，从而聚磷菌水解体内的聚合磷释放更多的磷酸盐释放到溶液中，磷酸盐释放越充分。
从图7磷酸盐在各反应池的变化曲线上可以看出，磷的吸收包括缺氧段和好氧段。从缺氧池磷酸盐的变化可以看出，经过缺氧阶段磷酸盐分别被聚磷菌吸收了15 mg P﹒L-1→11mg P﹒L-1→10 mg P﹒L-1→5 mg P﹒L-1，残余磷酸盐进入好氧池经磷细菌进一步吸收溶液中的磷酸盐，从而完成生物吸磷的过程。根据相应的平均出水磷酸盐浓度为0.58 mg P﹒L-1→0.81mg P﹒L-1→0.86 mg P﹒L-1→2.4 mg P﹒L-1，可知，经过缺氧池DPB反硝化能除去大部分磷酸盐，缺氧段反硝化除磷为主要的除磷阶段，这是因为DPB经厌氧放磷并吸收有机物储存大量PHB后，首先进入缺氧区，在缺氧区中，DPB氧化分解体内丰富的PHB提供大量能量，利用从好氧区回流的充足硝酸根作为电子受体，很好地完成反硝化除磷，同时聚磷菌得到增殖；经过缺氧区碳能源消耗后，聚磷菌体内PHB量大幅度下降，当进入好氧区后，可用于产生能量的碳能源供应水平明显低于缺氧区，相应的磷的吸收量也会降低。磷的吸收能力主要取决于磷的厌氧释放情况。聚磷菌厌氧池释放的磷酸盐量越多，储存于体内的聚合物PHB越多，当聚磷菌进入缺氧/好氧池时，能够被氧化分解的体内的PHB越多，从而可以提供较多的能量供PAOs/DPBs吸磷，出水磷酸盐含量也越低。
根据图7磷酸盐厌氧条件下的变化趋势可知，磷酸盐的释放量受进水有机基质的限制，进水COD从400 mg L-1降至200 mg﹒L-1L时，平均磷酸盐的释放量从25 mg P﹒L-1降至13 mg P﹒L-1，当初始COD<200 mg﹒L-1时，有机基质已经较明显地成为聚磷菌的限制因素，聚磷菌放磷量明显减少，因为当聚磷菌可利用的基质消耗完毕时，将不会继续释放体内的磷酸盐[9]。科技论文，聚磷菌。
2.2.3氮的变化规律
在反硝化除磷过程中，除了进水400 mg﹒L-1实验初期，由于混合液的回流比较小，由好氧池硝化作用产生的硝酸氮不能完全被反硝化，增大回流比后，改善了脱氮的效果。在生物除磷实验中，逐渐降低有机基质时，脱氮效果一直较好，出水几乎不含硝氮，只是在进水COD降至250 mg﹒L-1和200 mg﹒L-1时，发现出水中有硝酸氮存在，但含量较低，约为0.2 mg﹒L-1～0.8 mg﹒L-1。但是，可以推测，如果COD继续降低，出水中的硝酸氮浓度将会继续增加，如果出水中硝酸氮浓度较高，这样势必会影响到厌氧阶段的聚磷菌放磷效果，导致除磷能力的恶化。
2.3 COD/P对氮、磷去除影响
在生物除磷工艺中，逐渐降低有机基质，从图8可以看出，当进水有机基质充足时，如COD/P等于50时，磷的去除率为90％～95％，二沉出水磷酸盐含量低于1 mg P﹒L-1。
当进水COD/P等于37.5（COD为300 mg﹒L-1）时，磷的去除效果基本接近COD/P为50的情况，去除率平均为90％，出水磷酸盐含量小于1 mg P﹒L-1；当进水COD/P降至31.25（COD为250 mg﹒L-1）时，出水中磷酸盐的含量约为1 mg P﹒L-1，去除率为85％～90％；继续降低有机基质浓度至COD/P为25（COD为200 mg﹒L-1），磷的去除效果逐渐下降，出水磷含量约从1.0 mg P﹒L-1上升到2.4 mg P﹒L-1，从图5可以看出，磷的去除率从90％下降为70％左右。
图8 不同COD/P时磷、氮变化情况
Fig.8 Variation of phosphorus & nitrogen at differentCOD/P
可见，进水有机基质不足，必将影响氮、磷的去除效果。因为，随着进水有机基质的降低，聚磷菌可利用的基质逐渐减少，在厌氧阶段储存于体内的PHB也逐渐减少，因此，在缺氧/好氧区没有足够的PHB氧化分解产生吸收溶液中的磷酸盐的能量，导致吸磷效果的降低，影响除磷效果。
根据上述可知，进水有机基质不足，会影响聚磷菌放磷及储备PHB的量，从而也会影响脱氮的效果。从实验可知，反硝化除磷是生物脱氮除磷的主要反应，反硝化除磷中，脱氮与除磷两者是一个有机体，相互促进，相互影响，当缺氧段所提供的电子受体硝酸氮的量与溶液中存在的聚磷菌能够吸收的磷酸盐的量相当时，硝酸氮将完全转化为氮气，同时磷酸盐完全被吸收，达到很好的脱氮除磷效果。
从聚磷菌生长方面来考虑，有机基质浓度的高低影响聚磷菌的生长和活性。当进水有充足外源性有机基质供给时，即底物充足时，聚磷菌活性强，会以最高速率代谢有机底物的同时释放/吸收磷酸盐，并以最高速率合成细胞、实现增殖。而当碳能源供给率下降时，聚磷菌增长受到有机物的限制，代谢能力也随之下降，因而进水有机基质不足时也会降低聚磷菌除磷效果。
3结论
（1）除磷过程中，随着进水有机基质的降低，厌氧池PAOs/DPBs放磷量逐渐减少，同时缺氧/好氧段吸磷量也逐渐降低，二沉出水磷酸盐含量逐渐升高，磷的去除主要发生在缺氧阶段反硝化除磷实现；
（2）在脱氮除磷实验中，保持进水40 mg N﹒L-1、8 mg P﹒L-1左右不变（下同），当进水COD/P≥31.25（即250＜COD＜400 mg﹒L-1）时，出水磷浓度小于1 mg P﹒L-1，去除率在85％以上，出水中氨氮和硝酸氮均约为0，氮的去除率接近100％，COD的去除在95％以上；
（3）在生物除磷脱氮实验中，当进水25≤COD/P≤31.25（即COD为200～250 mg﹒L-1）时，出水磷浓度为1~2.4 mg P﹒L-1，去除率在70％以上，出水中氨氮为0，硝酸氮略微有所上升约为0.8 mg﹒L-1，COD的去除在90％以上；
（4）实验可知，磷酸盐的释放量受进水有机基质的限制，进水COD从400 mg﹒L-1降至200 mg﹒L-1时，平均磷酸盐的释放量从25 mg P﹒L-1降至13 mg P﹒L-1，当初始COD为200 mg﹒L-1时，聚磷菌放磷量明显减少，系统除磷效果较差，有机基质已经较明显地成为聚磷菌的限制因素。
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