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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 环境 » 交流探讨 » 水处理高手进（第七篇）——关于生物除磷
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打死我都不说

金虫 (小有名气)

[交流] 水处理高手进（第七篇）——关于生物除磷

我先说一下聚磷菌的行为。
   厌氧状况下，聚磷菌能够水解聚磷酸盐产生能量，产生的磷酸盐释放到水中，此外积聚在体内的糖原也发酵产生能量和电子传递，使得聚磷菌能够吸收水中的VFA，合成PHB储存起来。
   好氧状况下，聚磷菌能够利用PHB做电子供体，氧气做电子受体，产生能量，使得聚磷菌能够吸收磷，合成多聚磷酸盐。此外还能合成糖原，核酸。水中的磷酸盐减少！
1、解决一下为什么好氧能够吸收过量的磷？
   我的解释：好氧状况下，聚磷菌有氧呼吸产生ATP，能够用于细胞增殖，而厌氧状况下，细胞无法合成ATP，故无法增殖。所以在好氧状况下，增殖后的聚磷菌能够吸入过量的磷，剩余污泥排放掉多的聚磷菌，此所谓排磷！不知道我的解释合不合理？
2、我看有的资料说厌氧状况合成的是PHA，有的说是PHB？不知道这两兄弟有什么关系？是不是与细菌种类有关？
3、厌氧停留时间要适当，一般是1~2小时，为什么？
   我的解释：少于1小时，聚磷菌未能合成足够的PHB，没有足够的PHB，就不能进行充分的释磷和吸磷！多于2小时，多聚磷酸盐全部水解，糖原也耗尽，此时聚磷菌将酵解PHB，这当然也影响聚磷菌好氧过程！不知道我的解释正不正确？望各位行家指教！
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1楼2012-03-13 23:38:12
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ilovesci80

金虫 (正式写手)
★ ★ ★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
gaofeng925(金币+2, EEPI+1): 积极应助 2012-03-14 08:13:58
第一问题：不合理。在厌氧阶段，聚磷菌将体内含磷物质或吸附菌体表面的磷分解释放于水中，同时生成PHB，进入好氧阶段后，在呼吸作用产生的ATP作用下PHB被氧化，聚磷菌开始吸收磷，最终磷通过活性污泥被除去。
第二问题：PHA聚羟基烷酸，PHB聚贝塔羟基丁酸，前者包含后者，与细菌种类无关
第三问题：基本是这样
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2楼2012-03-13 23:57:12
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打死我都不说

金虫 (小有名气)
引用回帖:
楼: Originally posted by shaopenghui at 2012-03-14 19:41:42:
首先厘清一个概念，聚磷菌不是指某一种菌，而是一种微生物菌群，因此基于此概念来讲，你后面的解释欠妥。其次先说聚磷菌的新陈代谢过程，厌氧段的目的是为聚磷菌提供有机酸并且使聚磷菌成为优势菌群。厌氧段聚磷 ...

你的“本身代谢论”和某项研究比较符合,我引出来了。
Ohtake在1985年的研究，AC菌（简称）干细胞厌氧释磷速率为0.015mmol/(g.h),好氧同化磷的速率0.4~0.5015mmol/(g.h),看来这个占主导，增殖也是重要因素。
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8楼2012-03-14 23:05:12
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chenny2010

银虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
1. 按你的解释，好氧聚磷的结果是聚磷菌好氧条件下数量上的增值，导致好氧聚磷量比厌氧释放磷量多，这样的解释太浅显了。
当然从整个系统而言，除磷的途径就是排泥来实现的，这个除氮是完全不同的原理。但是按你的理解，只要有泥有增长，然后从系统排泥就可以了。
之前有人总结脱氮除磷的是原理就是：一个上天（除氮),一个入地（除磷）
很形象也很正确。

但是我们为什么要折腾这个厌氧和好氧环境呢？
答案是前人的杰出工作发现聚磷菌这种特殊的微生物（当然对于聚磷菌的认识已经从最初的一种细菌，而且是错误的认识变得更加完善和合理了，这是后话）具有厌氧释放磷，好氧大量聚集磷的生活特性，经过厌氧和好氧环境的交替，除了污泥有增长之外，主要结果还是污泥的含磷率增加，这样的话，排同样的泥，我们可以去除更多的磷。一般污泥含磷率为1-2%,EBPR系统的含磷率一般可达4-5%，实验室规模的有报道可达10%以上。
这才是除磷工艺中引入厌氧单元的主要目的。
同时也是活性污泥法一个发展过程
单单除COD，一个好氧就够了；
加上除氮，一个缺氧，一个好氧；
再加除磷，一个厌氧，一个缺氧，一个好氧，也就是著名的A2O工艺；

2. PHA含有4中同分异构体，根据碳源不同（乙酸和丙酸）则产生的途径不同，你可以自己根据分子式来推导一下。看文献要看透的话，就得自己多钻研一下；

3.厌氧时间一般是1-2小时，这是因为一般情况下，聚磷菌达到最大释放磷的时间是90分钟到120分钟；
至于时间短，没有时间合成PHB，没错，但不是根本原因。打鼓要打中心，不能打边鼓。
至于为什么非的聚磷菌达到最大释放磷才好呢，简单的解释，试想人越饿是不是吃的也越多，聚磷菌大概也是有这个特点吧，磷在厌氧条件下，释放的越多，再后续的好氧环境条件下，就会摄取的越多。而且这已经是被证实的结果了。

题外：

1.对于聚磷菌的研究和理解还在进一步的完善过程中，比如聚糖菌，比如说反硝化聚磷菌等都是方向，但也不是新方向了，建议笔者看看有关综述性文章，这些基本问题就会理解，也会把握以下研究方向；

2.遇到问题，要从基本原理出发，不能凭空想象。

3. 有些问题都可以用一些简单的实验来证明，科研的思路就是，发现问题，设计实验，得出结果，解决问题；比如厌氧为什么停留时间为1-2小时，建议可以做一个厌氧磷释放试验，你就会发现最大释放磷的时间为90-120分钟。这样的话，你的问题就会变得更为深刻一些，就不会只停留在一些表面问题上。

以上仅代表个人意见，如有不妥，望见谅。
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打死我都不说
24楼2013-01-18 09:07:36
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shaopenghui

银虫 (正式写手)
★ ★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
stormxuhao: 金币+1, 积极参与 2012-03-16 09:04:53
引用回帖:
3楼: Originally posted by 251777730 at 2012-03-14 10:00:44:
关于第一个问题，还是没有解释为什么好氧条件下吸收的磷要比厌氧释放的磷多？
我认为就单个聚磷菌来说，在厌氧条件下释放的磷和好氧条件下吸收的磷是等同的，但是在好氧条件下聚磷菌实现好氧增殖，而增殖的聚磷 ...

首先厘清一个概念，聚磷菌不是指某一种菌，而是一种微生物菌群，因此基于此概念来讲，你后面的解释欠妥。其次先说聚磷菌的新陈代谢过程，厌氧段的目的是为聚磷菌提供有机酸并且使聚磷菌成为优势菌群。厌氧段聚磷菌体内的糖元质，聚磷酸盐减少，PHA（包括：PHB,PHV）增多，同时还会生成NADH2；在好氧段，聚磷菌体内的糖元质，聚磷酸盐增多，导致水相中磷减少。至于为什么好氧条件下吸磷比厌氧释磷多，这主要是由聚磷菌本身的新陈代谢特性所决定的。当然，还有个可能的原因就是：吸收磷的不仅仅是聚磷菌，在兼氧阶段还存在着聚磷微生物，如放线菌属，其主要是以聚磷酸盐的形式储存磷以满足生长需要，貌似还有反硝化除磷菌也可以除磷。
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4楼2012-03-14 19:41:42
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xiaohuntudou

铜虫 (初入文坛)
★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
stormxuhao: 金币+1, 积极参与 2012-03-16 09:05:56
引用回帖:
3楼: Originally posted by 251777730 at 2012-03-14 10:00:44:
关于第一个问题，还是没有解释为什么好氧条件下吸收的磷要比厌氧释放的磷多？
我认为就单个聚磷菌来说，在厌氧条件下释放的磷和好氧条件下吸收的磷是等同的，但是在好氧条件下聚磷菌实现好氧增殖，而增殖的聚磷 ...

对于为什么好氧条件下吸收的磷要比厌氧释放的磷多的问题，个人认为可以从能量角度来说明。在好氧环境消耗的PHB和厌氧环境合成的PHB相同的条件下，厌氧条件VFA合成PHB通过消耗ATP释放磷（假设所需能量为a，断开的高能磷酸键数为n），在好氧条件下PHB被彻底分解成CO2和H2O合成ATP吸收磷（产生能量为a+b，假设VFA合成PHB的耗能和PHB分解成VFA的产能相同，b为VFA彻底分解成CO2和H2O的产能，生成的高能磷酸键数为n+bn/a），因此好氧条件下吸收的磷要比厌氧释放的磷多。不知解释是否清楚。

[ Last edited by xiaohuntudou on 2012-3-16 at 08:38 ]
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13楼2012-03-16 08:35:33
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打死我都不说

金虫 (小有名气)
引用回帖:
18楼: Originally posted by shaopenghui at 2012-03-16 17:44:16:
引用一下楼主的话：你的“本身代谢论”和某项研究比较符合,我引出来了。
Ohtake在1985年的研究，AC菌（简称）干细胞厌氧释磷速率为0.015mmol/(g.h),好氧同化磷的速率0.4~0.5015mmol/(g.h),看来这个占主导，增殖 ...

找了一下，我也是看书间接看到的。
文章名字：Uptake and release of phosphate by a pure  culture of  acinetobacter calcoceticus.    Wat.Res
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shaopenghui
19楼2012-03-16 21:36:47
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普通回帖

251777730

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
打死我都不说(金币+2): 和我的想法一样！ 2012-03-14 22:10:49
stormxuhao: 金币+1, 积极参与 2012-03-16 09:04:39
引用回帖:
2楼: Originally posted by ilovesci80 at 2012-03-13 23:57:12:
第一问题：不合理。在厌氧阶段，聚磷菌将体内含磷物质或吸附菌体表面的磷分解释放于水中，同时生成PHB，进入好氧阶段后，在呼吸作用产生的ATP作用下PHB被氧化，聚磷菌开始吸收磷，最终磷通过活性污泥被除去。
第 ...

关于第一个问题，还是没有解释为什么好氧条件下吸收的磷要比厌氧释放的磷多？
我认为就单个聚磷菌来说，在厌氧条件下释放的磷和好氧条件下吸收的磷是等同的，但是在好氧条件下聚磷菌实现好氧增殖，而增殖的聚磷菌会对磷产生吸收作用，所以总体上好氧吸收的磷高于厌氧释放的磷。
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3楼2012-03-14 10:00:44
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shaopenghui

银虫 (正式写手)
★ ★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
stormxuhao: 金币+1, 积极参与 2012-03-16 09:05:00
对于第三个问题，关于厌氧段的HRT，个人觉得你讲的有道理。但是在实际运行中，一般在厌氧段都会存在反硝化菌和聚磷菌的竞争，根据实际的要求，灵活的调整厌氧段的HRT。比如进水中VFA含量较高的且硝酸氮含量少的话，厌氧短的HRT半个小时就行。个人猜想厌氧段的HRT主要取决于除磷与脱氮效果的取舍。
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5楼2012-03-14 20:04:05
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shaopenghui

银虫 (正式写手)
★ ★ ★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
打死我都不说(金币+1): 谢谢你的提供！ 2012-03-14 22:13:28
stormxuhao: 金币+1, 积极参与 2012-03-16 09:05:04
顺便再补充一下第三个问题：从目前的研究来看，没有看到在厌氧段降解PHA的报道。推荐一本专著《生物除磷运行与应用手册》，国际水协会，彭永臻翻译的。
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6楼2012-03-14 20:11:52
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和海1

木虫 (著名写手)
★ ★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
stormxuhao: 金币+1, 积极参与 2012-03-16 09:05:18
是这个吧：
生物除磷设计与运行手册  
~ P.M.J.Janssen (作者), K.Meinema (作者), H.F.van der Roest (作者)
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7楼2012-03-14 22:10:49
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shaopenghui

银虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
7楼: Originally posted by 和海1 at 2012-03-14 22:10:49:
是这个吧：
生物除磷设计与运行手册  
~ P.M.J.Janssen (作者), K.Meinema (作者), H.F.van der Roest (作者)

恩，对的。很久没看都忘了书名了。
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9楼2012-03-14 23:13:15
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shaopenghui

银虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
8楼: Originally posted by 打死我都不说 at 2012-03-14 23:05:12:
你的“本身代谢论”和某项研究比较符合,我引出来了。
Ohtake在1985年的研究，AC菌（简称）干细胞厌氧释磷速率为0.015mmol/(g.h),好氧同化磷的速率0.4~0.5015mmol/(g.h),看来这个占主导，增殖也是重要因素。

嘿嘿，能否提供文章的名称？谢谢！
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10楼2012-03-15 08:28:23
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251777730

木虫 (正式写手)
★ ★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
stormxuhao: 金币+1, 积极参与 2012-03-16 09:05:35
引用回帖:
4楼: Originally posted by shaopenghui at 2012-03-14 19:41:42:
首先厘清一个概念，聚磷菌不是指某一种菌，而是一种微生物菌群，因此基于此概念来讲，你后面的解释欠妥。其次先说聚磷菌的新陈代谢过程，厌氧段的目的是为聚磷菌提供有机酸并且使聚磷菌成为优势菌群。厌氧段聚磷 ...

确实聚磷菌不是一种菌而是一个菌群，但并不影响我的解释。
厌氧（分解聚磷）释放比好氧吸收（合成聚磷）的磷少，你的解释是聚磷菌的特性，我们讨论的就是为什么有这种特性，还有这种特性到底是如何模式运行的？
反硝化聚磷菌可以在缺氧的吸收磷，但同样也在厌氧段释磷的，所以这不是为什么吸磷不释磷多的原因？
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11楼2012-03-15 09:12:34
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wangjunan

新虫 (著名写手)
★ ★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
kanavaro11: 金币+1, 积极 欢迎常来！ 2012-03-15 17:57:13
生物除磷的HRT跟污水的碳磷比应该有关系
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12楼2012-03-15 09:22:49
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曹操兵团

铜虫 (初入文坛)
新手求助
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14楼2012-03-16 09:52:08
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独钓清风

木虫 (正式写手)
进来学习下
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15楼2012-03-16 13:01:53
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wangdongbo

金虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
第一个问题：
在系统稳定运行后，可以想楼主这么理解，单位数量的聚磷菌吸收磷是有限的，因此在好氧段聚磷菌增值的部分可以吸收进水中的那部分磷；
在系统没有稳定时，则是聚磷菌自身代谢性质与增殖数量两方面的原因。

第三个问题：
厌氧段的时间主要跟进水中VFA的浓度有关，一般情况下1-2h足以将生活污水中的VFA转化为PHA。当厌氧段较长时一般不会对除磷效果有太大的影响，但会导致处理能力下降；太短时，则会明显降低除磷效果。
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16楼2012-03-16 16:23:16
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wangdongbo

金虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
12楼: Originally posted by wangjunan at 2012-03-15 09:22:49:
生物除磷的HRT跟污水的碳磷比应该有关系

这样解释肯定是不通的，单位数量的聚磷菌在长期运行后吸收与合成聚磷的能力是一定的，如果没有新增的聚磷菌，不可能实现污水中磷的过量去除。
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17楼2012-03-16 16:27:53
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shaopenghui

银虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
11楼: Originally posted by 251777730 at 2012-03-15 09:12:34:
确实聚磷菌不是一种菌而是一个菌群，但并不影响我的解释。
厌氧（分解聚磷）释放比好氧吸收（合成聚磷）的磷少，你的解释是聚磷菌的特性，我们讨论的就是为什么有这种特性，还有这种特性到底是如何模式运行的？ ...

引用一下楼主的话：你的“本身代谢论”和某项研究比较符合,我引出来了。
Ohtake在1985年的研究，AC菌（简称）干细胞厌氧释磷速率为0.015mmol/(g.h),好氧同化磷的速率0.4~0.5015mmol/(g.h),看来这个占主导，增殖也是重要因素。


如果讨论的是为什么有这种特性以及该特性的运行情况，那么我就不知道了。谢谢和你的交流！对了，楼主的这篇引文你有看到吗？
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18楼2012-03-16 17:44:16
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shaopenghui

银虫 (正式写手)
送鲜花一朵
引用回帖:
19楼: Originally posted by 打死我都不说 at 2012-03-16 21:36:47:
找了一下，我也是看书间接看到的。
文章名字：Uptake and release of phosphate by a pure  culture of  acinetobacter calcoceticus.    Wat.Res

谢谢！
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20楼2012-03-17 09:34:19
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zhongyong65

新虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
2楼: Originally posted by ilovesci80 at 2012-03-13 23:57:12:
第一问题：不合理。在厌氧阶段，聚磷菌将体内含磷物质或吸附菌体表面的磷分解释放于水中，同时生成PHB，进入好氧阶段后，在呼吸作用产生的ATP作用下PHB被氧化，聚磷菌开始吸收磷，最终磷通过活性污泥被除去。
第 ...

我做实验的时候发现好氧条件下释磷了！不知道咋回事。
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21楼2012-03-17 12:22:45
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chinachen518

银虫 (知名作家)
xieixe!
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23楼2013-01-17 18:06:21
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michaelhaozi

铁虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
我前端时间做了大量的实验，只说我们污水厂，缺氧段的总磷吸收就比好氧段的总磷吸收的多很多，以前学习的时候都是说厌氧释磷，好氧吸磷，没有说过a2o工艺中的缺氧是什么反应，但从我的试验中总结就是缺氧也吸磷，而且比好氧吸磷多。
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25楼2013-01-18 16:52:48
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gjwanywn

银虫 (小有名气)
★
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专业对口看，前来学习
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26楼2013-01-19 11:56:15
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chenny2010

银虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
25楼: Originally posted by michaelhaozi at 2013-01-18 16:52:48
我前端时间做了大量的实验，只说我们污水厂，缺氧段的总磷吸收就比好氧段的总磷吸收的多很多，以前学习的时候都是说厌氧释磷，好氧吸磷，没有说过a2o工艺中的缺氧是什么反应，但从我的试验中总结就是缺氧也吸磷，而 ...

欢迎拿 数据来讨论，本人做的磷释放吸收活性实验的结果是缺氧吸收磷的的速度和能力都不及好氧条件下。
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27楼2013-01-24 08:19:04
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打死我都不说

金虫 (小有名气)
送红花一朵
引用回帖:
24楼: Originally posted by chenny2010 at 2013-01-18 09:07:36
1. 按你的解释，好氧聚磷的结果是聚磷菌好氧条件下数量上的增值，导致好氧聚磷量比厌氧释放磷量多，这样的解释太浅显了。
当然从整个系统而言，除磷的途径就是排泥来实现的，这个除氮是完全不同的原理。但是按你的 ...

你总结得相当好，看得出来你做科研很有经验，我现在读研，还是新手。谢谢~~~
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28楼2013-08-15 18:24:14
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打死我都不说

金虫 (小有名气)
引用回帖:
25楼: Originally posted by michaelhaozi at 2013-01-18 16:52:48
我前端时间做了大量的实验，只说我们污水厂，缺氧段的总磷吸收就比好氧段的总磷吸收的多很多，以前学习的时候都是说厌氧释磷，好氧吸磷，没有说过a2o工艺中的缺氧是什么反应，但从我的试验中总结就是缺氧也吸磷，而 ...

这里学界的主流意见是缺氧段吸磷比好氧段要少
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29楼2013-08-15 18:26:03
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Le_Atlantis

银虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
水处理低手来学习
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30楼2013-11-13 09:40:52
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zslddt

专家顾问 (职业作家)
记号
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31楼2014-12-27 03:55:19
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蒙着耳朵听

新虫 (小有名气)
引用回帖:
21楼: Originally posted by zhongyong65 at 2012-03-17 12:22:45
我做实验的时候发现好氧条件下释磷了！不知道咋回事。...

我也是

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32楼2018-01-10 12:38:15
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蒙着耳朵听

新虫 (小有名气)
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27楼: Originally posted by chenny2010 at 2013-01-24 08:19:04
欢迎拿 数据来讨论，本人做的磷释放吸收活性实验的结果是缺氧吸收磷的的速度和能力都不及好氧条件下。...

前辈，我这段时间做实验，总存在好氧释磷的情况，什么原因

发自小木虫Android客户端
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33楼2018-01-10 12:40:52
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yyf51522楼
2012-03-17 22:50   回复  
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