不同碳源调控辅酶Ⅰ对聚磷菌胞内多聚物代谢的影响

辅酶Ⅰ是聚磷菌胞内物质代谢的关键酶,研究不同碳源调控辅酶Ⅰ对聚磷菌胞内PHB、poly-P、糖原代谢的影响对强化生物除磷具有重要的意义。研究结果表明,以乙酸钠为碳源对胞内辅酶Ⅰ进行调控时,胞内NAD+(氧化型辅酶Ⅰ)、NADH(还原型辅酶Ⅰ)平均含量分别为3.547μmol/g、3.255μmol/g,以葡萄糖为碳源对胞内辅酶Ⅰ进行调控时,胞内NAD+、NADH平均含量分别为1.592μmol/g、1.495μmol/g,说明以乙酸钠为碳源对胞内辅酶Ⅰ的调控效果更好。不同碳源调控胞内辅酶Ⅰ对聚磷菌胞内多聚物代谢影响的研究结果表明,乙酸钠为碳源进行调控辅酶Ⅰ时,胞内PHB和poly-P的合成量更高,聚磷菌除磷效率更好,因此,以乙酸钠为碳源调控聚磷菌胞内辅酶Ⅰ时有助于提高胞内多聚物的代谢能力。说明通过不同碳源调控聚磷菌胞内NADH的含量可以提高生物除磷的效果,为强化生物除磷效率提供一种新思想。     

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％.     

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。     

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.     

A／ASBR中PHB转化与反硝化吸磷的关系研究

通过COD浓度对A/ASBR反硝化除磷脱氮系统的影响试验表明,过高或过低的COD都不利于反硝化除磷系统的正常运行,当COD=220～300mg/l时,可以获得较为理想的处理效果.发现了缺氧段残存的外碳源有机物和厌氧储存的胞内碳源PHB对反硝化除磷过程的影响;试验结果进一步表明以PHB为碳源的反硝化除磷过程中,PHB的消耗与反硝化除磷脱氮具有良好的相关关系,并且2 mg NO3--N的转化可以促进1 mg PO3-4-P的吸收.     

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.     

胞外聚合物对生物除磷效果影响研究

为考察3种不同碳源(乙酸钠、葡萄糖、脱脂乳和葡萄糖混合物)SBR生物除磷系统的除磷效果,用结合扫描电镜(SEM)的能谱(EDS)分析了胞外聚合物(EPS)的磷含量,并测定了污泥PHA(poly-β-hydroxyalkanoate)及磷含量.结果表明,PHA在厌氧结束时的量并不是后续好氧阶段吸磷效果好坏的决定性指标,EPS的生物吸附对磷也有一定程度的去除,并且这种生物吸附使葡萄糖碳源系统除磷效果好于其他两个系统.     

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.     

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.     

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。     

NADH氧化酶研究进展

NADH氧化酶作为一类催化NADH和氧气进行氧化反应的酶类,不仅在微生物氧化应激反应中起重要的生理作用,而且是人工调控微生物代谢流向研究中的调控热点;另外,它在氧化态辅酶NAD+再生方面表现出巨大的应用潜力.作者综述了NADH氧化酶的分类和结构、反应机制、分离纯化及应用进展.     

A^2O工艺处理生活污水反硝化除磷研究

采用A2O工艺处理低ρ(C)/ρ(N)实际生活污水,研究其脱氮除磷性能和反硝化除磷特性.试验结果表明:处理低ρ(C)/ρ(N)实际生活污水时,在不设置预缺氧区、无外加碳源的情况下,A2O工艺的脱氮除磷能力受到严重影响,出水ρ(NO3--N)高达35 mg/L,TN平均去除率仅为47.1%;此时A2O工艺除磷能力较差,缺氧段有释磷现象的发生.当设置预缺氧区后,A2O工艺的脱氮除磷能力明显提高,TN平均去除率可达60.7%,PO43--P平均去除率为55.9%;此时系统存在反硝化除磷现象,缺氧段除磷率为31.4%～46.9%.在设置预缺氧区的基础上,通过外加碳源,提高进水ρ(C)/ρ(N),可进一步提高系统的脱氮除磷能力,TN平均去除率可达74.4%,出水ρ(PO34--P)小于0.5 mg/L,缺氧段除磷率高达66.2%～90.9%.同时研究了外加碳源情况下污泥内PHA成分、含量及糖原含量在A2O系统内的沿程变化趋势.经过驯化、富集,反硝化聚磷菌相对于全部聚磷菌的代谢活性从31.1%提高到74.7%.A2O工艺反硝化除磷能力的增强,提高了碳源的利用效率.     

碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷脱氮工艺的影响

目的研究碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷工艺脱氮除磷的影响程度.方法以甲醇、淀粉、葡萄糖、乙酸钠、丙酸钠、污泥水解酸化液六种碳源模拟废水,通过间歇运行方式对不同碳源的反硝化除磷系统的运行状态进行研究.结果六个系统中,淀粉的COD去除率最小,为45%,其余系统相差不大,去除率最大的是污泥水解酸化液,为88%;缺氧结束时系统出水PO₄^3--P质量浓度分别为2.24 mg/L、3.00 mg/L、3.81 mg/L、1.40 mg/L、2.46 mg/L、1.18 mg/L;各系统每克M LSS的亚反硝化速率分别为1.27 mg/（g·h）、1.15 mg/（g·h）、1.58 mg/（g·h）、2.91 mg/（g·h）、2.60 mg/（g·h）、2.03 mg/（g·h）.结论碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷系统有很大影响,淀粉类大分子碳源不利于反硝化除磷,乙酸钠类小分子物质有利于磷的释放和吸收.     

DO对除磷过程的长期影响

为研究溶解氧(DO)对除磷过程的长期影响,采用序批式间歇反应器(SBR),通过设置好氧阶段DO的不同(5.5～7.0 mg/L和0.5～1.5 mg/L),系统地考察长期运行在这两种DO水平下强化生物除磷系统(EBPR)除磷过程的特点.结果表明:在pH 7.2～7.6,温度(23±0.5)℃时,高DO对放磷和吸磷两个阶段均会产生负面影响.其厌氧阶段的放磷量比低DO情况下要少43.08%.吸磷过程在好氧阶段初始30 min内进行得最快,该期间内高低DO污泥的最大比吸磷速率分别为6.27和11.45 mg.g-1.h-1,前者比后者少45.24%.分析认为,过度曝气导致的聚磷菌体内聚β羟基丁酸盐(PHB)的不足和过多的进水碳源被用作反硝化,是本试验高DO状态下除磷性能恶化的主要原因.高DO在抑制丝状菌膨胀方面并不比低DO占有明显的优势,污泥除磷性能的改善往往伴随着污泥沉降性的好转.     

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.     

葡萄糖为碳源时生物除磷系统的影响因素研究

研究葡萄糖为主要碳源时,污泥龄、pH值、温度和厌氧搅拌对SBR生物除磷系统运行稳定性的影响,并与碳源为乙酸钠和汽车涂装废水时的系统进行比较．结果表明,随着泥龄缩短,除磷效率明显提高;生物除磷的最佳pH为6．5～7．5;污水的水温对除磷效果没有明显的影响;而厌氧搅拌对厌氧释磷有促进作用．以汽车涂装废水作为碳源的除磷系统除磷效果最差．     

不同碳源对SBR系统生物强化除磷的影响

分别对比研究了以乙酸钠、葡萄糖和淀粉为SBR系统碳源时,系统对废水中总磷的去除率及系统运行的稳定性。结果表明,采用以上3种碳源时SBR系统出水总磷的去除率分别为95.7%、77.7%和62.2%,乙酸钠为生物强化除磷最佳碳源。     

外碳源投量对亚硝酸型反硝化过程N2O释放影响

为实现N_2O的减量化控制或资源化利用,接种普通活性污泥,以乙酸钠和硝酸盐为基质,通过淘洗反硝化聚磷菌,在SBR中以厌氧/缺氧交替运行的方式启动內源反硝化,单周期内约50%的NO-3-N转化为NO-2-N,N_2O释放速率随着亚硝酸的积累逐渐增大,N_2O转化率(释放量占TN去除的比例)为2.04%.在此基础上,分别取缺氧末和厌氧末污泥,对比研究胞内聚合物PHB合成前后,外碳源投加量(碳氮比为0,0.75和2.50)对亚硝酸型反硝化过程N_2O释放特性的影响,结果表明,外碳源存在时,N_2O释放量随总碳源的增加呈略微减少的趋势,转化率在0.24%~1.61%;而当仅利用內源物质进行反硝化时,N_2O的转化率高达15.90%,单位SS最大释放速率达71.29μg/(min·g),释放量是其余条件下的14~26倍.表明单独利用PHB进行亚硝酸型反硝化会大幅增加N_2O的释放.     

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.     

A/O生物除磷工艺丝状菌膨胀的控制

为了有效控制A/O生物除磷工艺处理化粪池污水时产生的丝状菌膨胀,先后采取改变系统的COD污泥负荷(NCOD)、溶解氧(DO)的质量浓度和降低S2-的质量浓度等措施,最终使A/O除磷工艺丝状菌膨胀得到了控制,污泥沉降性能得到了有效恢复.研究结果表明:A/O除磷工艺在高NCOD条件下运行时,容易发生严重的丝状菌膨胀现象,原因是COD在厌氧区降解后仍有较高的剩余量进入好氧区,导致聚磷菌在和丝状菌的竞争中优势变弱;在低NCOD条件下运行时,由于原水中硫化物含量过高导致丝状硫细菌增殖,因此仍然存在轻度的丝状菌膨胀现象.