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。     

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％.     

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.     

ρ(P)/ρ(C)动态变化对SBR强化生物除磷系统微生物种群的影响

通过调节进水ρ(P)ρ/(C)的不同水平(2.9/100、1.4/100、0.57/100、0.29/100、1.4/100和2.9/100),考察了A/O-SBR系统强化生物除磷效果的动态变化;同时利用PCR-DGGE分子生物学技术,研究了聚磷菌和聚糖菌种群的竞争与演变.结果表明,当ρ(P)ρ/(C)逐渐降低时(2.9/100→1.4/100→0.57/100→0.29/100),吸收单位碳源的厌氧释磷量逐渐降低,而胞内糖原量逐渐升高.相应的DGGE图谱显示,微生物类群在ρ(P)/ρ(C)降低过程由11 OTUs升高到14 OTUs,最后降至7 OTUs;结合生化指标判断,系统优势菌种呈现的是从聚磷菌占优势、聚糖菌聚磷菌共存到聚糖菌占优势的动态变化.随后,提高进水ρ(P)ρ/(C)值从0.29/100到1.4/100再到2.9/100,污泥吸收单位碳源的厌氧释磷量逐渐升高,而胞内糖原量逐渐降低.这说明当聚糖菌占优势以后,通过调节ρ(P)ρ/(C)可重新培养获得聚磷菌优势系统,但DGGE图谱也显示,此时的聚磷菌优势种群较聚糖菌系统的优势种群已有较大变化,且与先前聚磷菌系统的优势种群也不尽相同.     

强化生物除磷工艺富集聚磷菌及其微生物菌群分析

为了研究聚磷菌的生长机理和菌种特性,在序批式SBR反应器中,以普通活性污泥富集聚磷菌,在厌氧/好氧条件下,以乙酸钠/丙酸交替作为碳源富集高浓度聚磷菌,采用FISH结合DGGE的分子生物学手段研究了富集周期内系统微生物种群结构的变化.DGGE结果表明:试验前后微生物种群结构发生了明显改变,其菌群的多样性指数、丰富度指数和条带数具有一致的变化趋势,在运行第2阶段末期达到最高值,进入稳定运行阶段,这3项指数下降,优势度上升.聚类分析表明,稳定运行期间种群群落相似度较高.FISH结果表明:在启动和负荷提高阶段聚磷菌与聚糖菌呈现共同增长的趋势,在第71天分别达到41%和39%;在稳定运行阶段聚磷菌成为明显的优势菌属,占总菌群的89%,反应器内仅存在少量聚糖菌.     

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.     

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...     

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.     

不同碳源强化生物除磷系统的PCR-DGGE分析

实验考察了不同碳源强化生物聚磷系统(EBPR)中的聚磷菌群,对3个不同碳源(1号实际生活污水、2号葡萄糖和3号乙酸钠)的序批式反应器(SBR)强化生物聚磷系统聚磷菌的16S rDNA特异性聚合酶链式反应(PCR)扩增产物进行了变形梯度凝胶电泳(DGGE)分析.结果表明,以生活污水为碳源的1号反应器具有数量最多的优势种群,而以葡萄糖和乙酸钠为碳源的2号、3号反应器的生物多样性较少.3个反应系统的微生物种群各有异同.具有除磷作用的未被培养细菌(条带3、4,AF527584、AF502204)为3个反应器所共有的生物量较多的优势种群,且其在以生活污水为碳源的1号反应系统中相对生物量最多.     

分点进水频繁曝气SBR工艺除磷脱氮影响因素

分点进水频繁曝气SBR工艺将分点进水和频繁曝气技术手段相结合,促进硝化菌、聚磷菌等目的菌群的增殖优势,提高处理污水的能力.实验考察不同进水方式、不同进水比例对系统除磷脱氮效率的影响.结果表明,进水方式及进水比例(厌氧段进水量/频繁曝气段进水量)对系统除磷脱氮效率有着明显的影响.在进水比例0.4/0.6,仅在厌氧段和缺氧段进水的条件下,实验系统除磷脱氮能力最强.在最佳进水方式条件下,通过考察系统在不同泥龄、ρ(C)/ρ(N)、ρ(C)/ρ(P)下的除磷脱氮效率,发现系统在泥龄为10 d和5 d时的除磷脱氮效果相对较好,NH 4+-N、TN、TP去除率可达97%、87%、99%左右;而当ρ(C)/ρ(N)为20时系统的除磷脱氮能力最佳,CODCr、TN、TP去除率为95%、92%、99%;当ρ(C)/ρ(P)为88.9时系统的CODCr、TN、TP去除率分别达97%、89%、99%.     

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...     

SBR反应器聚磷菌筛选及其聚磷效能

从SBR系统启动期驯化污泥中筛选得到聚磷效果较好的4株功能菌株Q16、Q19、Q191、Q192.找到一种分离聚磷菌效果较佳的方法——稀释混合法.通过形态特征及24项生理生化指标,鉴定其到属.分析研究以上菌株的聚磷效果、生理生化特性(PHB颗粒及异染颗粒染色、硝酸盐还原试验),4株菌中Q191还具有一定反硝化功能.测定Q16、Q191的24h多维生长曲线,了解生物量、培养液含磷量、pH值的动态变化,从多角度考察其吸磷放磷的全过程.研究pH对Q16、Q191作用的影响,发现其pH耐受范围为pH=6.0～10.0,适宜生长的pH和吸磷反应的最佳pH为中性微碱.对Q16、Q19、Q191、Q192进行复配,菌株间的复配并未能提高吸磷的效率.     

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。     

强化生物除磷系统胞内聚合物测定方法优化

为优化强化生物除磷系统胞内PHA、糖原以及多聚磷酸盐颗粒的测定方法,采用色谱与化学分析相结合的方法进行研究.其中,PHA的测定采用气相色谱法,糖原的测定采用稀盐酸消解加葡萄糖试剂盒法,多聚磷酸盐采用过硫酸钾氧化和钼锑抗光度法,经过方法优化得出4%酸化甲醇消解20h是提高PHA回收量的最佳条件;糖原在0.6mol/LHCl条件下消解5h提取量最大,临床中的葡萄糖氧化酶法试剂盒可以应用到本实验中;在120℃下氧化30min条件下多聚磷酸盐颗粒可以最大回收.经过加标回收实验等对这3个方法进行精密度、准确度分析,结果显示,在这3个条件下的3种方法都具有很高的精密度或准确度,而且简单易行,适合实验室及生产实践中的应用.     

亚硝酸盐氮对生物除磷系统的影响

为全面评价亚硝酸盐氮对生物除磷系统的影响,采用两个SBR系统,模拟厌氧/好氧及厌氧/缺氧(以硝酸盐氮为电子受体)除磷系统,分别考察亚硝酸氮对二者的影响.结果显示:亚硝酸盐氮对好氧除磷系统的影响远大于缺氧除磷系统,亚硝酸盐氮对好氧和缺氧除磷在每克挥发性悬浮固体加入0.88和6.72 mgNO 2--N时会对生物活性产生抑制.同时发现在以硝酸盐氮为电子受体的反硝化除磷基础上采用逐渐增加亚硝酸氮质量浓度的方法驯化聚磷污泥,可以增加污泥对亚硝酸盐氮的适应性,并最终可以选择亚硝酸氮作为唯一电子受体吸磷,但其除磷效率低于以氧和硝酸盐氮为电子受体的除磷系统.