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.     

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.     

亚硝酸盐对聚磷菌反硝化除磷代谢及N2O产生的影响

以乙酸钠/丙酸交替为碳源的强化生物除磷(enhance biological phosphorus removal, EBPR)系统为研究对象,母反应器内种泥在厌氧/好氧的运行条件下已培养340 d,聚磷菌富集纯度达到92%±3%,考察了不同浓度亚硝酸盐氮(44.64、70.3、94.33、112.36 mg NO₂^--N·L^-1)为电子受体对聚磷菌缺氧吸磷代谢的影响。结果表明,从未经缺氧驯化的高纯度聚磷菌也可以进行反硝化除磷代谢。在缺氧反应过程中NO₂^--N还原速率、PO₄^3--P吸收速率、PHA降解速率随着亚硝酸浓度升高呈下降趋势,但是在初始亚硝酸盐氮浓度最高为112.36 mg NO₂^--N·L^-1条件下,代谢并未停止,此时亚硝酸盐还原速率与磷酸盐吸收速率仍可以分别达到2.61 mg NO₂^--N·(g MLSS)^-1·h^-1和3.0 mg PO₄^3--P·(g MLSS)^-1·h^-1。聚磷菌在以细胞内PHA作为碳源以NO₂^--N作为电子受体反硝化除磷代谢过程中,由于初始亚硝酸盐的抑制作用使NO₂^--N还原速率大于N₂O还原速率,从而产生大量的N₂O积累。初始投加NO₂^--N浓度为44.64、70.3、94.33、112.36 mg NO₂^--N·L^-1时,产生的N₂O占TN的比例分别为63.5%、49.0%、30.2%、24.0%。在底物充足的条件下,代谢中积累的N₂O可以通过延长缺氧搅拌时间,使其转化为N₂。     

厌氧消化过程中污泥供热系统的设计探讨

针对河北省某污泥处理工程采用的TSBP?分级分相厌氧消化技术中的污泥供热/换热系统进行设计探讨,结果表明:对于污泥的升温方式采用蒸汽直接加热及泥水-水泥换热形式,在满足工艺要求的同时也实现了污泥热量回收利用,实现了低能耗的供热形式;针对污泥大颗粒、高粘度及强腐蚀性的特点,易采用套管式换热器,具有传热效率高、设备简单、检修方便等优点;通过实验模拟测定,为避免换热器内管出现"溏心"现象,在工程设计中对于污泥流通的管道控制流速宜在0.9~1.2 m/s;换热系统的对数平均温差的最大值为6.5℃,因此为达到良好的换热效果,污泥流量设计为16~22 m~3/h,循环水量为10~12 m~3/h。     

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9 d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。     

不同碳源对EBPR系统厌氧计量学参数的影响

采用乙酸/丙酸交替、葡萄糖、实际生活污水为碳源长期驯化的三个强化生物除磷系统,研究了不同碳源对磷的释放和聚羟基烷酸(PHA)转化的影响、聚磷菌种群结构以及微生物代谢PHA和糖原的厌氧化学计量学。结果表明,从182 d起三个系统均获得稳定的除磷性能,第300 d三个系统内聚磷菌所占全菌的比例分别达到:89%±3%、55%±3%、45%±4%。乙酸、葡萄糖、生活污水为碳源时,聚磷菌细胞内贮存聚羟基丁酸(PHB)和聚羟基戊酸(PHV),丙酸为碳源PHA完全由PHV组成,四种类型碳源都未检测到聚二甲基三羟基戊酸(PH2MV)的生成。计量学研究表明:聚磷菌吸收1 C-mol的乙酸,细胞内合成1.15 C-mol PHB,0.15 C-mol PHV,分解0.47 C-mol糖原;吸收1 C-mol的丙酸生成0.44 C-mol的PHV,分解0.271 C-mol的糖原;吸收1C-mol的葡萄糖生成极少量的PHB和0.16C-mol PHV,分解0.16 C-mol糖原;以实际生活污水为碳源,消耗1 mg的COD,合成0.98 mg PHB、0.13 mg PHV(以COD计)。当以乙酸为碳源时获得最高的厌氧释磷量及最大的释磷速率,分别为:134 mg·L^-1和23.80 mg P·(g VSS)^-1·h^-1。以丙酸与葡萄糖为碳源时释磷速率相似,以生活污水为碳源的情况下释磷速率最小。