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试验所用的反应器用有机玻璃制成，内径为15cm，有效容积为18L，其中沉淀池为2L。试验进水的TP平均为10.0mg/L、COD为370.0mg/L，温度为25℃，好氧状态的DO平均为5.5mg/L。载体装填密度为30%，反应器中的纤维载体的比表面积为2.66m2/L。 生物膜培养采用A/O交替运行方式，历时3个月，菌种取自一般活性污泥工艺。稳态运行工况为：进水—厌氧3h—好氧6h—出水。 2核磁共振(NMR)验证生物除磷机理 如同紫外、红外吸收光谱一样，NMR(NuclearMagenticResonance)波谱也是一种吸收光谱。红外吸收光谱来源于分子振动——转动能级间的跃迁，而核磁共振波谱则是来源于原子核能级间的跃迁(只有在强磁场作用下才发生能级裂分)，当吸收的辐射能量与核能级差相等时就发生能级跃迁，辐射能量被吸收，从而产生核磁共振谱。由于核周围分子环境不同会使共振频率发生化学位移(实际中采用样品与标准物质共振频率的相对差一般是10-6数量级)，化学位移是确定分子结构的一个重要信息，主要用于基团鉴定。基团具有一定的特征性，处在同一类基团中的磷核其化学位移相似，因而其共振峰在一定范围内出现，即各种基团的化学位移具有一定的特征性，所以根据化学位移可以确定基团，根据谱峰高度变化可定性说明该组分的浓度变化。 因此，试验采用31P—NMR技术来研究不同条件下生物膜中微生物细胞内各种形态的磷化合物随时间的变化。 2.1试验方法 ①试验材料 随处理工艺、反应条件和原水的不同，生物膜或活性污泥中起除磷作用的细菌种属、优势菌属也不同。也就是说，优势除磷菌属与其所处的生态环境有很大关系，试验中生物膜中的优势除磷菌属为假单胞菌属、气单胞菌属。 菌种取自SBR除磷生物膜反应器填料上的生物膜，这些菌种都是经过多次厌氧、好氧交替后，放磷和吸磷能力均得到提高的驯化菌种。以牛肉膏为培养基，用不含NO-3的蒸馏水稀释到溶液含BOD为600mg/L进行试验。 ②装置 NMR采用瑞士BRUCKER公司的AC80型，用36.43MHz分析。为了进行强度比较，加几滴D2O(重水)于培养基中(由于质子与氘核交换作用，可消除-OH、-NH2等的谱峰)，再加六甲基磷酸酰胺(HMPA)，这种HMPA在+25×10-6处有一谱峰，从而成为生物学上磷化合物的外部标准，参考样品采用85%的正磷酸。其扫描范围为6000Hz、捕捉时间为0.17s、脉冲为80、衰减为6Hz的指数关系相乘，累计转数从10000转到20000转，温度为27℃，化学位移为10-6。取培养菌种污泥3000mg经5min离心分离后，装入10mm样品管。 2.2结果及讨论 试验开始时，先测定培养基本身的NMR谱，而在培养基的上清液中没有发现谱峰，据此可认为分析中出现的谱峰全部由培养菌种的细胞产生。试验中以此种培养基而增殖的菌种污泥为分析样。 ①厌氧时的谱峰变化 图2为厌氧条件下生物膜菌种污泥的31P—NMR的谱峰变化图。 
由图2可见，+25×10-6附近的谱峰是HMPA产生的，+2×10-6附近的谱峰是PO43-的，-22×10-6处的谱峰为聚磷酸盐产生的。在该条件下，随着时间延长波谱有两个大的变化，一个是聚磷酸盐减少了，28h后其谱峰几乎消失，这说明细胞的聚磷酸盐分解了；另一个是+2×10-6处无机磷酸盐增加了，可以认为聚磷酸盐的减少部分转换成了无机磷酸盐。 由此可见，在厌氧段聚磷酸盐分解释放出无机磷酸盐，且随着厌氧时间的延长释放的磷量增加，在生物除磷法中厌氧段的重要作用在试验中得到了很好的证明。 ②好氧时的谱峰变化 图3所示的上、中、下3条谱线分别表示菌种污泥厌氧时的初期状态，厌氧条件下维持5h时的状态，以及之后开始曝气并维持好氧条件5h的谱图。 
在此应注意的是，在厌氧条件下增加的无机磷酸盐的谱峰在好氧条件下减少了，而减少的部分相当于聚磷酸盐谱峰的增加。这说明在好氧条件下无机磷酸盐被转化为聚磷酸盐而贮存，从而验证了生物法除磷中好氧吸磷的观点。 ③缺氧时的谱峰变化 由上述分析可知，细胞内磷代谢直接受到有无分子氧的影响。实际上影响生物除磷的不仅在于有无分子氧，而且在于有无化合态的氧。图4为缺氧条件下的31P—NMR谱图。 
在缺氧条件下细胞以NO3-为氧源，所以与图3一样，无机磷酸盐将转变成聚磷酸盐。这意味着缺氧状态下不仅不会从细胞内释放出无机磷酸盐，而且要吸收胞外的无机磷酸盐，并转变成聚磷酸盐而贮存于胞内，从而证明了生物法除磷中缺氧也可吸磷的观点。 3结论 综上所述，利用31P—NMR谱图清楚地表明SBR中的生物膜在厌氧条件下将聚磷酸盐分解并转化成无机磷酸盐，而在好氧和缺氧条件下，无机磷酸盐将被转化成聚磷酸盐而贮存，从而证明了厌氧放磷，好、缺氧吸磷的生物除磷观点，也说明了SBR生物膜反应器的除磷作用是由生物完成的。