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人们发现，当厌氧/缺氧交替运行时，会富集一类具有同步脱氮和除磷功能的PAO，PAO可在进行反硝化作用的同时进行吸磷。
反硝化除磷的机理如下：
在厌氧状态中，细胞内由于聚磷的分解造成大量磷积累，不能利用的多余磷酸盐会被载体蛋白排到细胞外，所能观察到的宏观现象为在液相中，磷的浓度不断升高。反硝化聚磷菌在厌氧段降解内源糖的反应式为：
在缺氧状态下， PHB颗粒和外源基质被反硝化聚磷菌消耗，并产生质子移动力。好氧状态下，细菌通过PHB的降解，为生物的合成作用提供必要的碳源，并产生ATP，为细胞的代谢活动和聚磷酸盐的合成提供能量。经过研究证明，厌氧状态下，大量污泥磷消失，PHB增多。而好氧和缺氧状态下，在污泥吸收磷的同时PHB减少，聚磷大量生成。PHB合成的越多，所合成的聚磷量越大。反硝化聚磷菌可以将污水中的磷通过主动运输的方式运输到细胞质内，因此可过量吸收磷，达到较好的除磷效果。
反硝化除磷菌可在反硝化作用的同时进行除磷，一方面节省了碳源和曝气量，另一方面可减少污泥产量，可以降低污水总的处理成本。因此，可以将反硝化除磷与传统工艺结合，形成一种具有成本低、运行效果好的新的脱氮除磷工艺， 这对我国的市政污水的深度除磷脱氮处理具有重要的现实意义。
影响生物除磷的环境因素主要有如下几点：
（1） 污水温度
正常的水温条件下，工艺都能成功运行。
（2） pH值
pH在6.5~8.0时，微生物的含磷量保持恒定，吸磷率无多大差别。
（3） 溶解氧
溶解氧的影响包括两方面，一方面厌氧区必须严格保证厌氧环境；另一方面好氧区中要供给充足的溶解氧。
（4） C/N和C/P值
所以进水碳氮比是反硝化除磷的限制因素。为了得到合适的碳氮比，可通过加大好氧段的处理强度，以达到降低碳氮比的目的；或者投加外碳源以提高碳氮比。
（5） 污泥泥龄
SRT对COD去除和脱氮率的影响并不大，但对有机物在各反应器内的迁移转化有一定的影响，并且SRT长短对聚磷菌释磷能力和吸磷能力的影响较大[11]。
据研究人员对传统脱氮除磷工艺的研究表明，当SRT=10 d时，系统除磷率最高，当SRT=15 d时，系统总氮、氨氮去除率最高，此时COD和正磷酸盐磷去除率值略低于其最大去除率[12]。
反硝化除磷过程的影响因素包括C/N比、NO3--N、NO2--N、SRT、pH等等[13]，与脱氮过程中的反硝化过程的影响因素大致相同。
1.3 MBR脱氮除磷工艺文献综述
1.3.1 传统生物脱氮除磷工艺
脱氮除磷技术正由单纯的工艺改革向着生物学特性研究、促进工艺改革的方向发展，朝着经济、高效、低耗的可持续方向发展，以达到高效低耗的处理效果。
（1） A2O生物脱氮除磷工艺
在A2O工艺中，一个处理系统里同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区（见图1.1）。
在缺氧区内，主要进行脱氮作用，硝态氮通过混合液内循环由好氧区传输过来，部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体得到降解去除。而在好氧区内，混合液中的COD浓度已基本接近排放标准，进行进一步降解，同时还进行氨氮的硝化和磷的吸收，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排出[14]。
图1.1 A2O生物脱氮除磷工艺流程
本方法的优点是工艺流程简单，厌氧、缺氧、好氧交替运行，在达到去除有机物、脱氮、除磷目的的同时可以抑制丝状菌的生长，并且不存在污泥膨胀的问题。但A2O工艺也存在明显的不足之处，例如脱氮效果与除磷效果会相互制约。该工艺中泥龄的控制、碳源的分配等都是运行过程中存在的重点和难点[15]。