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％.     

亚硝酸盐对聚磷菌厌氧代谢的影响

为进一步认识聚磷菌(phosphate accumulating organism,PAOs)的代谢机制以及影响因素,在厌氧-好氧交替运行的SBR反应器中,采用人工配水,富集了含量高达80%以上的聚磷菌Candidatus Accumulibacter Phos-phates,在此基础上,用静态试验的方法研究了突然投加不同质量浓度的亚硝酸盐(ρ(NO 2--N)=0、5、10、20、40mg/L)对聚磷菌厌氧放磷的影响.结果表明,前60 min,随着起始ρ(NO 2--N)从0 mg/L提高到40 mg/L,释磷量不断增加,起始ρ(NO2--N)为40 mg/L的反应器比起始ρ(NO2--N)为0 mg/L的反应器释磷量增加了近60%,而乙酸吸收速率和PHA合成量却几乎下降了20%.60 min后,ρ(PO34--P),ρ(NO2--N)以及ρPHA都出现下降趋势,系统发生了反硝化吸磷.结果表明,此系统富集的PAOs中,一部分具有反硝化除磷的功能,还有一部分会因为亚硝酸盐的进入对其发生毒害而自溶.     

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。     

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。     

双污泥反硝化聚磷系统污泥的培养与驯化

以污水处理厂氧化沟污泥为泥种,采用进水低碳高磷、两阶段的运行方式进行反硝化聚磷污泥的培养,约100 d成功驯化培养出反硝化聚磷污泥.第1阶段以厌氧/好氧的运行方式驯化好氧聚磷污泥,运行约40 d,最大释磷量、最大聚磷量和最大除磷量分别可达到77.2、89.4、25.0 mg/L,表现出较强的聚磷能力;第2阶段采用厌氧/缺氧/好氧的运行方式驯化反硝化聚磷污泥,运行60 d,缺氧聚磷量占总聚磷量的百分比呈上升趋势.硝化污泥经过100 d的驯化可去除约50 mg/L的氨氮,硝化率基本稳定在98.5％以上.硝化速率本符合零级动力学方程,比硝化速率常数为0.0024h-1;好氧聚磷速率和缺氧聚磷速率基本符合一级动力学方程,速率常数分别是0.377、0.740 g/(L·h-1).利用驯化培养成功的反硝化聚磷污泥和硝化污泥进行了A2N-SBR试验,结果表明:在进水COD、氨氮和磷分别为188.0、54.8、7.25 mg/L时,去除率分别为93.5％、76.7％和94.1％,驯化培养的双污泥具有良好的脱氮除磷效果.     

进水碳磷比对SBR系统污泥沉降及脱氮除磷性能的影响

为了探究磷冲击负荷对活性污泥系统特性的影响,采用厌氧-好氧运行的SBR进行试验,通过改变进水磷含量,研究了在进水碳磷比(质量浓度的比)为330/8、330/12、330/16和330/20的条件下活性污泥系统的污染物去除特性、污泥沉降性等方面的表现。结果表明：碳磷比降低会强化聚磷菌活性,改善污泥沉降性,显著提高系统的脱氮除磷性能。当进水碳磷比由330/8改变至330/20时,系统好氧段比吸磷量由9.502 mg/g增加到了17.764 mg/g,提升了86.95%。在磷浓度升高冲击作用下,聚磷菌厌氧释磷会吸收更多的有机物,试验出水水质得到提升。厌氧期间pH值下降速率与释磷速率显著相关(R²为0.667),pH值曲线反映了系统中厌氧生物呼吸的特征。氧化还原电位(ORP)在厌氧阶段不断下降,在好氧阶段出现了2个平台期,通过在线监测ORP变化可以指示出PO₄^3--P的质量浓度变化过程,并可确定厌氧释磷结束的时间点。在进水化学需氧量(COD)不变时,提高进水磷浓度可以使微生物活性增强,污泥沉降性能和系统脱氮除磷性能提高,给活性污...     

CODCr质量浓度及基质类型对间歇生物接触反应器除磷效果的影响

目的 考察间歇式生物接触氧化反应器(SBCO)的除磷性能.方法 在系统稳定运行条件下,调节原水CODCr质量浓度,以及采用形成CODCr的不同基质模拟污水,考察除磷效果.结果 由葡萄糖形成的原水CODCr质量浓度低于500 mg · L-1时,总磷的去除率随着CODCr的增加而提高,而当CODCr质量浓度超过500 mg · L-1时,总磷的去除率开始逐渐下降.以乙酸钠为基质的污水,厌氧释磷速率和释磷量最大,好氧吸磷速率和吸磷量也最大,除磷效果好.其次为葡萄糖-乙酸钠联合基质,再次为葡萄糖,最后是蛋白胨.结论 CODCr质量浓度对间歇式生物接触氧化反应器的除磷效果有直接影响,并且其除磷效果与形成CODCr的基质有关,简单的有机酸类基质污水,除磷效果较好.     

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.     

乙酸钠浓度对反硝化聚磷效果的影响试验研究

试验采用SBR反应器,以厌氧/缺氧方式运行时,投加不同浓度乙酸钠,观察其对反硝化聚磷效果的影响.试验结果表明∶乙酸钠为碳源,C/P比为30时,释磷量最大,且聚磷量/释磷量为1.58,高于其他C/P比,反硝化聚磷率达89%,脱氮率高达98%;C/P大于30或小于30,其反硝化聚磷效果均有所下降,最佳去除比例为ΔCOD∶ΔNO3∶ΔPO4=1∶0.18∶0.22(gCOD∶gN∶gPO4);C/P比小于40时,缺氧段反硝化速率大致相同,而C/P比越小,反硝化聚磷速率越大,但较低的碳源浓度易引起反硝化聚磷污泥的膨胀解体.     

超声波声能密度对SNEDPR的影响

用不同声能密度(0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.3 W/mL)的超声波对同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)系统进行周期性辐照,通过考察系统的脱氮除磷效果、污泥性能、微生物活性和胞内物质转化,研究超声波声能密度对SNEDPR系统的影响.结果表明,声能密度为0.1 W/mL时除磷效果最好,出水PO_4~(3-)-P浓度平均为0.27 mg/L.超声组反应器的污泥浓度较对照组低29%～38%,出现污泥减量现象.以亚硝酸盐作为电子受体的比吸磷速率在0.10 W/mL时达到最大为5.47 mg PO_4~(3-)-P/g MLSS·h.声能密度为0.10 W/mL的厌氧阶段ΔPoly-P/ΔHAc在各组中最大为0.57,表现出超声波对PAO的强化.厌氧阶段的Poly-P和释磷量的变化显示超声波能够有效降低无效释磷及"溶磷"现象.     

反硝化聚磷诱导过程中聚磷速率的变化特性分析

利用SBR系统按照厌氧-缺氧-好氧运行方式进行了不同条件下的反硝化聚磷试验，研究了不同电子受体种类及浓度对聚磷菌(PAOs)和反硝化聚磷菌(DNPAOs)行为的影响，试验结果很好的证实了PAOs中存在两类细菌：可利用NO3^-及DO作为电子受体的DNPAOs和仅可利用DO作为电子受体的non-DNPAOs，对厌氧-缺氧-好氧过程中，缺氧段和好氧段聚磷速率随时间的变化特点进行了分析和讨论。     

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.     

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。     

以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷系统性能研究

研究了亚硝酸盐作为电子受体对反硝化除磷系统的影响。在实验室模拟SBR反应器,在厌氧/缺氧交替运行方式下,利用模拟生活废水,分别选取不同浓度的亚硝酸盐作为电子受体进行反硝化除磷系统的培养和驯化,对不同亚硝酸盐浓度下反硝化除磷系统的反硝化率以及反硝化吸磷率等因素进行了交叉对比分析。结果表明:在经过长期驯化的条件下,在合适的NO-2-N浓度范围内,DPB能以NO-2-N为电子受体进行反硝化除磷,抑制浓度为15 mg/L;在低于15 mg/L的浓度范围内,NO-2-N的消耗量以及反硝化速率随着起始NO-2-N浓度的增大而增加,在15 mg/L之后又随着其浓度的增大而降低;5~15 mg/L NO-2-N浓度下的释磷速率以及吸磷量增加得尤为明显,15 mg/L浓度下出现了类似反硝化速率的拐点曲线,在15 mg/L浓度时释磷量和吸磷量均为最高。由此可得本实验中NO-2-N的抑制浓度为15 mg/L,缺氧吸磷量与厌氧释磷量有着比较好的线性关系,拟合的直线方程为y=0.580 6+1.697 4x,两者具有线性的相关关系。     

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.     

聚磷硫酸铁混凝去除邻苯二甲酸酯类环境激素

基于磷酸根对聚合硫酸铁(PFS)的强增聚作用,以聚合硫酸铁、Na2HPO4为原料,研制出一种新型复合絮凝剂聚磷硫酸铁(PPFS).通过红外图谱(IR)和电镜扫描(SEM)分析,对PPFS的结构进行了表征,对其絮凝机理进行了探讨,并考察了PPFS的投加量、nPO43-/nFe3+和碱化度对邻苯二甲酸酯类去除效果的影响.结果表明:PPFS对邻苯二甲酸酯类具有良好去除效果,当投加量为70 mg·L-1、nPO43-/nFe3+为0.3、碱化度为30％时,邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的去除率分别为67.93％、84.55％、90.88％和88.69％.     

亚硝氮对厌氧/好氧SBR反应器活性污泥吸磷性能的影响

以SBR反应器在厌氧/好氧条件下培养的活性污泥为对象进行批次试验,研究了不同浓度NO-2-N对缺氧吸磷的影响.结果表明NO-2-N可以作为缺氧吸磷的电子受体,但吸磷速率和吸磷量均低于好氧吸磷.反应开始时的NO-2-N浓度对反应过程影响很大,本次试验中NO-2-N浓度为20 mg·L-1时缺氧吸磷量和吸磷速率达到最高,低于该值时吸磷量和吸磷速率随着NO-2-N浓度的提高而增加,但会出现"二次释磷"现象;高于该值时吸磷量和吸磷速率随着NO-2-N浓度的提高而减少;NO-2-N浓度达到80 mg·L-1时没有发现对吸磷过程的抑制作用;反应器在厌氧/缺氧条件下连续运行,DPB的释磷和吸磷能力很快丧失.     

不同DO含量下SMBR工艺效能及聚磷菌构成特征

为强化低碳源污水的脱氮除磷效能,采用序批式膜生物反应器(SMBR),通过交替曝气的运行方式,构建了厌氧-交替好氧缺氧-序批式膜生物反应器(A-(O/A)n-SMBR)反硝化除磷系统,考察了系统在不同溶解氧(DO)含量下污染物去除效能及聚磷菌的构成特征.结果表明:当DO的质量浓度由2.0～2.5mg/L变化至0.5～0.8mg/L的过程中,系统对氨氮(NH3-N)和有机物(COD)的去除率均可达到90%以上,出水COD和NH3-N的质量浓度分别小于25mg/L和1mg/L;当DO含量较低(0.5～0.8mg/L)时,系统对总磷(TP)的去除率高于对总氮(TN)的去除率,而DO含量较高(2.0～2.5mg/L)时则相反;而DO的质量浓度控制在1.0～1.2mg/L时,TP和TN的去除率可分别到达85%～90%和80%～85%.DO含量对交替好氧/缺氧运行的SMBR系统中聚磷菌构成影响较大,当DO的质量浓度由2.0～2.5mg/L降至0.5～0.8mg/L时,反硝化除磷菌(DPAOs)的比例由40.30%提高至75.10%,而好氧除磷菌(PO)比例则从59.70%降低为24.90%.     

污泥厌氧发酵物强化低碳氮比生活污水脱氮除磷

为降低使用污泥厌氧发酵物作碳源时的成本,以及简化使用步骤,研究将既不进行发酵液与污泥的分离,也不去除副产物氮和磷的污泥发酵物直接作生活污水脱氮除磷碳源的可行性.以实际低碳氮比城市生活污水为处理对象,将不同量的污泥碱性发酵物(0,20,50,100,200 mL,对应的SCOD质量依次为0,79,198,396,792 mg)作为生物反硝化脱氮和厌氧释磷的碳源,考察脱氮和释磷情况.结果表明:随着投加量的增加,反应结束时氮氧化合物(NO~-_x-N)先降低后升高,当投加量为50 mL(SCOD质量为198 mg、氮质量为12.9 mg、碳氮比为15.3)时,NO~-_x-N质量浓度最低,仅为1.2 mg/L且全部以NO~-_2-N的形式存在,对应的反硝化效率为94.9%;厌氧释磷过程随着污泥发酵物投加量的增多,释磷量不仅没有升高,反而会降低,当投加量为20 mL(SCOD质量为79 mg、氮质量为5.2 mg、磷质量为1.6 mg、碳氮比为15.3、碳磷比为49.5)时,反应结束时释磷量最多,高达23.8 mg/L.此外,通过模拟硝化过程、反硝化过程以及鉴定细胞形态,得出污泥发酵物中硝化细菌和反硝化细菌的细胞结构遭到破坏,其活性均被抑制,即发酵物的引入不影响污水脱氮除磷系统主要菌群结构的稳定性.因此,污泥厌氧发酵物直接做生活污水脱氮除磷的碳源是可行的,本研究中对于反硝化脱氮,50 mL为最佳投加量,对于厌氧释磷,20 mL为最佳投加量.