短程硝化-强化生物除磷序批式反应器处理畜禽养殖废水

畜禽养殖废水有机物水质水量变化大,有机物、氨氮与磷的浓度较高,直接排放会严重危害环境。通过构建厌氧-好氧序批式反应器（SBR）处理预酸化畜禽养殖废水,分析了不同进水负荷条件下反应器对污染物的去除性能和微生物群落结构的变化规律。结果表明：SBR反应器对高负荷进水中TN、PO^3-₄—P和COD的平均去除率可分别达到64.5%、97.5%和94.5%。反应器出现NH⁺₄—N和NO₂—N亚硝酸同时积累的短程硝化现象,这可能与高进水负荷对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的活性和种群的影响有关。与乙酸盐相比,以丙酸盐作碳源时污泥的强化生物除磷活性更高。随着进水负荷的增大,聚糖菌（GAOs）的相对丰度明显升高。四联球状菌（Tetrasphaera）为反应器中始终占优势的聚磷菌（PAOs）,对反应器除磷性能有重要贡献。在高有机负荷条件下,SBR内PAOs与GAOs之间不存在明显的底物竞争关系,系统脱氮除磷性能未受影响。     

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.     

SBR反应器中反硝化除磷菌的快速富集

反硝化除磷菌(DPAOs)能够在缺氧条件下同步完成脱氮除磷,是反硝化除磷工艺的主体。以武汉沙湖污水处理厂二沉池的回流污泥为种泥,采用二段式SBR工艺实现了反硝化除磷菌的快速富集。在第一阶段反应器采用厌氧/好氧(A/O)模式运行,可以实现对除磷菌(PAOs)的快速诱导和富集,运行13 d后,SBR反应器对氮、磷的去除率均达到85%以上。而后进入第二阶段,采用厌氧/好氧/缺氧(A/O/A)模式运行,以快速富集培养反硝化除磷菌,经过26 d的运行,反应器对氨氮和磷酸盐的去除率分别达到92.2%和91.2%左右,且典型周期内硝酸盐的消耗量与磷的吸收量基本呈线性关系,表明系统的反硝化除磷能力得到显著增强。     

高效聚磷菌的筛选及其应用

从深圳市布吉河底泥中筛选出一株高效聚磷菌,该菌株最适宜的生长条件为：温度为25-35℃、pH为6.5-8.0,经对菌株作生理生化性质鉴定属于假单胞菌属（Pseudomonas sp.）。聚磷效果试验表明：在低磷浓度的富集培养基中（〈10 mg/L）该菌具有较强的聚磷效果,48 h的聚磷效果为81.5%,而当磷浓度高达20 mg/L时,聚磷效果仅50%左右。该菌株应用于受污染河水处理工程的强化除磷表明,除磷系统启动运行18 d后,总磷的去除率达到80%以上;28 d后,除磷系统日趋稳定,磷去除率达到90%,出水总磷含量稳定在0.5 mg/L以下,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准。     

聚磷菌PAO1-1的筛选及除磷特性

从运行稳定的以生活污水为碳源的生物除磷污泥中筛选出一株聚磷菌PAO1-1,该菌株对普通活性污泥系统具有很好的强化作用,驯化10 d后可使除磷率由投菌前的44%提高到90%以上。对该菌株的形态、生理生化特征及16S rDNA序列进行分析后,鉴定该菌株为产碱杆菌属。该菌株对磷的平均吸收速率为13.8 mg/(g.h),处于“磷酸盐饥饿期”时对磷的吸收速率为19.2 mg/(g.h),比“非饥饿期”提高了39.1%。处于对数期的PAO1-1在厌氧条件下的无磷培养基中的释磷速率为11.8 mg/(g.h),稳定期释磷速率为7.0 mg/(g.h),释磷速率下降了40.7%。     

生物除磷系统微生物能量代谢活性对好氧吸磷能力的影响研究

通过改变强化生物除磷(EBPR)工艺好氧反应阶段的反应温度实现对微生物能量代谢活性的改变,进而研究微生物能量代谢活性变化对好氧吸磷能力的影响。在微生物经历完全相同的缺氧-厌氧环境下,分别进入反应温度控制为12、20、28℃的好氧反应器,微生物脱氢酶活性、电子传递体系活性以及参与生化反应三磷酸腺苷(ATP)含量的水平均随着反应温度的上升而提高;随着能量代谢活性的增强,微生物好氧吸磷效率、好氧吸磷动力以及好氧阶段聚β羟基丁酸酯利用效率均相应提高;不同水质之间由于挥发性脂肪酸(VFA)含量不同,微生物能量代谢活性对好氧吸磷能力的影响程度不同,微生物能量代谢活性越强,处理水中VFA含量越高,其除磷能力越强。     

对强化生物除磷机理与工艺认识误区的剖析

结合国际上生物除磷机理与工艺的最新进展,分析了目前我国在污水生物除磷工艺研发和运行中存在的一些认识误区。基于成熟的生物除磷生化代谢机理,指出反硝化除磷菌（DPB）是一种广泛存在于一些强化生物除磷（EBPR）工艺中的聚磷菌（PAOs）,无需特殊培养;对于市政污水,EBPR工艺中出现的聚糖原茵（GAOs）一般不会成为聚磷茵（PAOs／DPB）的竞争者而严重影响系统的除磷功能。针对强化生物除磷工艺的认识误区,指出污泥龄（SRT）是设计的关键参数,在最不利细菌生长的冬季,控制SRT〉12 d即可使EBPR保持较好的硝化与脱氮除磷效果;在污水生物处理除磷工艺选择上,“厌氧池＋氧化沟”只是污水处理升级而演变出的一种被动型工艺,并非最佳的EBPR工艺选择;此外倒置A^2／O工艺由于忽略了聚磷菌所需的进水碳源及DPB的作用,并不一定能改进EBPR的生物除磷效果。     

厌氧/好氧交替式生物滤池除磷工艺中生物膜特性

采用厌氧/好氧交替式生物滤池工艺,对低碳磷比的模拟生活污水进行生物除磷。随运行时间的延长,培养出含有高比重聚磷菌的生物膜,具有高效聚磷和除磷功能,其生物膜含磷量最高达110 mg.g-1,厌氧最高释磷达65mg.L-1,最优出水TP质量浓度为0.4 mg.L-1。通过不同方法分析生物膜特性,探讨了不同运行阶段下生物滤池中富含聚磷菌生物膜的分布特性及其中聚磷菌特性。     

不同温度及厌氧/好氧运行条件对聚磷菌衰减特性的影响

以富含90％±2％纯度聚磷菌(PAOs)的强化生物除磷系统(EBPR)为研究对象,考察了10℃厌氧、10℃好氧、20℃厌氧、20℃好氧4种运行条件下PAOs的衰减特征.结果表明:温度越高对应衰减速率越快,4个系统在1～9 d里衰减速率的平均值分别为:10℃厌氧:0.053/d; 10℃好氧:0.050/d;20℃厌氧:0.072/d;20℃好氧:0.145/d.其中4个系统由于细胞死亡引起的活性衰减速率分别为:10℃厌氧:0.019/d;10℃好氧:0.017/d;20℃厌氧:0.019/d;20℃好氧:0.03/d,占总活性衰减的比例分别为:35.8％、34％、26.4％、20.7％.在9d饥饿衰减期间,污泥中所含PHA与糖原的量总体呈下降趋势.相同温度下,糖原在厌氧衰减过程中降解速率大于好氧;在同样的厌氧、好氧衰减条件下,温度越高糖原降解速率越快.     

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...