高效反硝化聚磷菌株的筛选及其生物学特性

为研究反硝化聚磷菌的生物学特性,通过吸磷试验、硝酸盐还原产气试验及异染颗粒和PHB颗粒染色辅助检验,从稳定运行的厌氧/缺氧SBR反应器中分离筛选出4株高效反硝化聚磷菌H16、H19、H24和Xg.经鉴定,前3者属于假单胞菌属(Pseudomonas),后者属于肠杆菌属(Enterobacter).测定了这4株菌的生长曲线,研究了温度和pH值对这4株菌的生长及除磷效能的影响,结果表明,菌株的生长最适温度均在35℃左右,除磷反应的最适温度均在25℃左右;在中温条件下,H16、H19和H24生长的最适pH为6～8,菌株Xg生长的最适pH值为7～9;4株菌除磷反应的最佳pH值均为中性偏碱.     

耐低温聚磷菌的研究

采用模拟自然降温方式,筛选出在低温(8℃)下仍具有高效能的两株聚磷菌J4与J6,除磷率分别达56%和54%.经鉴定,两者均属于假单胞菌属(Pseudom onas).探讨pH、曝气时间和微量元素对这两株菌的生长及除磷效能的影响,结果表明,菌株J4、J6的生长最适pH范围为7~9,除磷反应的最佳pH分别为中性和中性偏碱;而曝气时间过长会造成聚磷菌的释磷;微量元素的有无对J4的生长和除磷率都有一定的影响,而对J6没有明显的影响.     

起始pH值对序批式反应器中强化生物除磷系统的影响研究

通过3个序批式反应器(SBR)的连续运行,研究了污水不同起始pH值对强化生物除磷系统(EBPR)的影响(SBR1:pH=6.5;SBR2:pH=7.0;SBR3:pH=7.5).结果表明:随着pH值的提高,厌氧释磷量和好氧吸磷量都逐渐增加,释磷速率和吸磷速率也在增加;除磷效率分别为82.69%、93.87%和98.50%.运用荧光原位杂交技术(FISH)鉴定EBPR中的功能菌为聚磷菌(PAO)并计算出其含量,即SBR3>SBR2>SBR1,得到在一定的pH值范围内pH值越高聚磷菌的含量越高.比较不同pH值下EBPR系统中脱氢酶活性的变化规律,在pH=6.5～7.5范围内,脱氢酶的活性随着pH的增加而线性增加,表明较高的pH有利于PAO的生长和提高PAO的活性,从而提高了除磷效率.因此,通过控制污水起始pH值的方法可以达到显著提高强化生物除磷效果的目的.     

一株聚磷菌的形态特征及其发酵条件研究

从磷矿废水中分离、筛选出一株聚磷效果较好的聚磷菌,命名为P6-1.对该菌株的形态特征进行初步研究,并通过单因素试验、正交试验研究不同营养成分和培养条件对聚磷菌P6-1菌株生长及聚磷率的影响.结果显示:其菌落呈圆形、乳白色,中央凸起,边缘整齐光滑,不透明.菌体为杆状,无芽孢,无鞭毛、不运动,有荚膜,大小为(2.89±0.38)μm×(0.98±0.12)μm.聚磷菌P6-1生长适宜的营养条件为:0.5%牛肉膏、0.25%酵母粉、0.5%FeSO4和0.05%KH2PO4;聚磷适宜的营养条件为:0.5%牛肉膏、0.25%酵母粉、0.5%FeSO4和0.01%KH2PO4,添加葡萄糖可提高其聚磷率.适宜的培养条件为温度30℃,pH 7,装液量50mL.在该营养和培养条件下,该菌株0～2h为延缓期,2～20h为对数期,20～24h为稳定期,并在20h时生长量达到最大;24h后进入衰亡期.研究确定了聚磷菌P6-1生长和聚磷适宜的培养条件,在该条件下菌株聚磷率达到85.23%.     

电子受体对厌氧/好氧反应器聚磷菌吸磷的影响

为对聚磷菌有进一步的了解,以厌氧/好氧生化反应器中的聚磷菌为试验对象,研究了3种不同电子受体(O2、NO3-N、NO2-N)对聚磷菌吸磷效果的影响.结果表明:传统的厌氧/好氧生化反应器中存在有反硝化聚磷菌,且随着NO3-N质量浓度的不同,反硝化聚磷速率和总量也不同,而低水平的COD/TP将有利于反硝化聚磷菌的生长;此外,NO2-N也可参与聚磷菌缺氧吸磷反硝化的过程,但高质量浓度的NO2-N(本试验结果为≥95mg/L)将会对聚磷菌产生抑制作用.试验证实,以氧为电子受体的聚磷速率和聚磷总量明显高于NO3-N和NO2-N,但是,后二者的能耗、污泥产生量低于前者.     

聚磷菌—JN459的分离和聚磷特性研究

聚磷菌PAOs(phosphate accumulation organisms)的聚磷特性是生物除磷研究的重要内容。文章针对山东省济南市高新区污水处理厂活性污泥中分离的聚磷菌JN459,经生理生化特征研究及16 S rDNA分析,将该菌株鉴定为Microlunatus phosphovorus,对纯培养条件下聚磷菌JN459菌株聚磷特性进行了序列间歇式反应器SBR(sequencing batch reactor)批量试验研究。结果表明:JN459菌株在人工合成污水体系中除磷率最高可达93.7%,在市政污水体系中除磷率明显降低,约为84.4%,两者缺氧初期没有明显的磷释放过程,随着缺氧时间延长,污水体系中溶解磷都小幅度上升,聚磷菌JN459菌株分解和转运多聚磷酸盐的相关酶系需要诱导并且表达水平较低。     

低温强化生物除磷反应器中微生物的竞争关系

为了考察低温条件下聚磷菌和聚糖菌之间的竞争关系及其对反应器除磷效果的影响,利用FISH技术跟踪检测了低温条件下运行的强化生物除磷(EBPR)SBR反应器中的聚磷菌和聚糖菌.实验结果表明,0～20d为调整阶段,反应器的各项指标不稳定,聚磷菌和聚糖菌在反应器中竞争优势地位.从菌体数量曲线发现,调整阶段中,聚磷菌数量逐渐增加,而Alphaproteobacteria数量逐渐减少,Gammaproteobacteria数量低于8.11%.这种现象说明低温更有利于聚磷菌的生长繁殖,使其在反应器中占据优势地位,并淘汰聚糖菌.50～60d聚磷菌快速增殖,由于聚磷菌的数量5d内只增加了3.2%,没有造成反应器处理效果的延迟现象.     

序批式MBBR中反硝化聚磷菌的选择与富集

采用序批式移动床生物膜反应器(MBBR),研究了以硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌(DPB)的选择和富集.结果表明,采用3个阶段进行选择和富集,DPB占全部聚磷菌(PAOs)比例约从11.77%提高到66.07%;第3阶段培养末期,COD和TP去除率平均值分别为68.78%和69.02%,缺氧所耗ρ(NO3--N)达到23.91 mg/L;对反应器中生物膜进行直接染色发现,在厌氧放磷阶段能观察到聚磷菌体内有大量聚-β-羟丁酸(PHB)出现,而在缺氧吸磷阶段则有大量聚磷颗粒(Poly-p)出现,故可尝试采用聚磷生物膜的直接染色方法观察聚磷微生物细胞内PHB和Poly-p颗粒的变化,来判断生物除磷过程及效果.     

反硝化聚磷菌富集、筛选及其特性

为进一步探讨反硝化除磷机理和提供脱氮除磷功能菌株,对A2SBR快速富集驯化并筛选其中反硝化聚磷菌功能菌.采用控制A2SBR进水及运行方式对反硝化聚磷菌进行快速富集筛选,并将所筛菌株进行复配研究,为构建脱氮除磷菌剂奠定基础.两段进水和提高注水比的运行方式能使反硝化聚磷菌在反应器中迅速成为优势菌.实验分离得到效果较好的反硝...     

自养硝化污泥除磷能力研究

采用静态试验对自养硝化污泥的除磷特性进行研究.分别提供氨、无机碳源和氨、无机碳源三种营养条件,考察了厌氧-好氧交替环境下硝化细菌摄取磷酸盐的情况.结果表明:在与聚磷菌的运行模式相对应的条件下,硝化污泥无除磷效果;通过染色观察,硝化细菌体内几乎没有PHB颗粒及异染颗粒;按照传统聚磷菌除磷模式培养的硝化细菌未表现出明显的除磷特性.论文从能量利用、营养类型及培养条件等方面对该现象和产生的原因进行了分析.     

厌氧/好氧工艺中硫循环对聚磷菌除磷功能影响的试验研究

采用序批式活性污泥反应器(SBR)，在厌氧／好氧运行条件下，研究了硫循环过程对聚磷菌功能的影响，在厌氧条件下，硫酸盐还原过程和聚磷菌的释磷过程可以同时发生；硫酸盐还原菌(SRB)与PAOs之间对低分子碳源表现为竞争关系，使PAOs的释磷效果降低、聚—β—羟基丁酸(PHB)合成减少，从而降低了好氧段的聚磷能力，试验结果还指出硫循环过程控制不当会引起活性污泥丝状膨胀。     

生物除磷系统聚糖菌的代谢机理及菌群结构

针对聚糖菌的富集引起强化生物除磷系统(EBPR)运行不稳定问题,开展聚糖菌代谢机理、微生物形态和菌群结构研究,以了解EBPR工艺的微生物原理.聚糖菌在厌氧环境中分解体内的糖原以获得能量来摄取外界环境中的短链脂肪酸,因而在厌氧反应阶段与聚磷菌形成对有机底物的竞争矛盾.尤其当聚糖菌在某些未明确因素下取得竞争优势后,系统中的聚磷菌将逐渐被淘汰替换或成为非优势菌种,从而导致EBPR除磷功能的完全丧失.研究表明,进水基质类型、进水P/C比、pH、温度以及亚硝酸盐等因素决定着聚糖菌和聚磷菌的竞争优势,并在特定阈值内引起EBPR系统聚糖菌的富集而使除磷功能丧失.     

生物除磷中聚磷菌与聚糖菌竞争因素研究进展

强化生物除磷(EBPR)技术已成为污水除磷的重要手段,如何使聚磷菌(PAOs)成为优势菌种是生物除磷工艺面临的重要问题。近些年的研究主要集中在解释潜在除磷机理和确定实际参与反应的相关微生物研究方面,而确定聚磷菌和聚糖菌竞争影响因素是聚磷菌研究的前提和基础。文章对EBPR系统中影响微生物竞争的主要因素如碳源、pH值、温度等研究进展进行了阐述,介绍了PAOs代谢过程及如何调整好微生物种群组成和最佳培养条件,提出了PAOs代谢机理和种群分析是未来研究方向的观点。     

Characterization of tricalcium phosphate solubilization by Stenotrophomonas maltophilia YC isolated from phosphate mines

The phosphate solubilizing characteristics of a strain YC, which was isolated from phosphate mines (Hubei, China), were studied in National Botanical Research Institute’s phosphate (NBRIP) growth medium containing tricalcium phosphate (TCP) as sole phosphorus (P) source. The strain YC is identified as Stenotrophomonas maltophilia (S. maltophilia) based upon the results of morphologic, physiological and biochemical characteristics and 16S rRNA sequences analysis. The results show that the strain S. maltophilia YC can solubilize TCP and release soluble P in NBRIP growth medium. A positive correlation between concentration of soluble P and population of the isolate and a negative correlation between concentration of soluble P and pH in the culture medium are observed from statistical analysis results. Moreover, gluconic acid is detected in the culture medium by HPLC analysis. It indicates that the isolate can release gluconic acid during the solubilizing experiment, which causes acidification of the culture medium and then TCP solubilization. S. maltophilia YC has a maximal TCP solubilizing capability when using maltose as carbon source and ammonium nitrate as nitrogen source, respectively, in NBRIP growth medium. Foundation item: Project(2004CB619201) supported by the Major State Basic Research and Development Program of China; Project(Z200515002) supported by the Key Project Foundation of the Education Department of Hubei Province, China; Project(GCP200801) supported by the Open Research Fund of Key Laboratory for Green Chemical Process of Ministry of Education, China; Project(Q200811) supported by the Youths Science Foundation of Wuhan Institute of Technology, China     

亚硝酸盐对聚磷菌厌氧代谢的影响

以2种强化生物除磷(EBPR)系统中的活性污泥为研究对象,考察亚硝酸盐对聚磷菌厌氧代谢的影响,结果表明:不同EBPR系统中的聚磷菌对于亚硝酸盐的耐受能力不同.人工配水富集聚磷菌的活性污泥,当亚硝态氮浓度超过10 mg/L时,聚磷菌吸收VFA受到抑制,PHA的合成减少,磷酸盐的释放增加;处理生活污水的SBR短程脱氮除磷活性污泥,亚硝酸盐的浓度高达30 mg/L时,未对聚磷菌的厌氧代谢造成抑制,但引起异养反硝化菌与聚磷菌竞争VFA,导致PHA合成量和释磷量的减少.富集聚磷菌的活性污泥投加亚硝酸盐后P/VFA增大,说明有亚硝酸盐存在时更多的能量用于VFA的吸收.对2种活性污泥中聚磷菌的荧光原位杂交(FISH)定量分析表明:富集聚磷菌系统中聚磷菌含量达到55％,而短程脱氮除磷系统中为7.6％.     

吸磷过程中电子受体峰值浓度探讨

为了探讨NO3^-—N和DO分别作为吸磷过程电子受体时的峰值浓度,采用序批式间歇反应器（SBR）进行静态平行试验,在按照厌氧／好氧方式运行的EBPR系统中,分别考察了在NO3^--N初始浓度为50mg·L、75mg·L^-1和100mg·L^-1时以及曝气量为16L·h^-1、28L·h^-1和40L·h^-1条件下的吸磷过程。结果表明,在内碳源充足的情况下,决定吸磷速率快慢的主要因素不是电子受体的浓度,而是能否及时地向系统中提供足够的电子受体。与DO相比,NO3^--N作为吸磷过程电子受体时的效率偏低,且被反硝化掉的NO3^--N量与被吸收的PO4^3--P量近似成正比。这说明采用厌氧／好氧方式运行的EBPR系统中也存在反硝化除磷菌,计算发现其占总聚磷菌的比例为17．70％。利用pH变化曲线作为吸磷过程的控制手段实用性不大,以NO3^--N和DO作为吸磷过程电子受体的峰值浓度分别为50．00mg·L^-1和0．4mg·L^-1。     

Metabolism of polyphosphate-accumulating organisms（PAOs） in biological phosphorus removal process under P-limiting and low temperature conditions

Lower temperature or polyphosphate limitation is the favorable condition to enrich polyphosphate-accumulating organisms (PAOs) or glycogen accumulating organisms (GAOs) in biological phosphorus removal...     

亚硝化-反硝化除磷技术研究进展

氮磷引起的环境问题已引起世界关注,低成本减少水体氮磷污染是生物处理工艺面临的挑战。亚硝化-反硝化除磷工艺具有节约碳源和能源、节省空间及占地、提高水处理设备利用率、减少污泥产量等优势,但关于聚磷菌( PAOs)的认知缺乏深入了解,且目前尚未见氨氮亚硝化-反亚硝酸除磷整体工艺的稳定运行报道。关于PAOs的分类,不同研究者有不同见解,而短程反硝化除磷机理的研究结果主要是利用厌氧释磷储能,能量用以供给缺氧条件下利用亚硝酸盐为电子受体进行反硝化过量吸磷。短程反硝化除磷的脱氮除磷效果会受到温度、pH、碳源种类及ρ( C)/ρ( P)等诸多因素的影响,调节控制合理的反应条件有助于实现稳定高效的污废水处理效果。总结分析短程反硝化除磷的相关研究报道,对指导污废水生物脱氮除磷并克服其存在的不利因素很有必要。