温度对聚磷菌活性及基质竞争的影响

本研究以30℃高温条件下稳定运行的强化生物除磷(EBPR)反应器的污泥为对象,探讨温度对高温聚磷菌(PAOHT)活性及基质竞争能力的影响.结果表明,在15~30℃温度范围内,PAOHT的活性以及对基质的竞争能力随温度升高不断增强,当温度为30℃时,PAOHT的厌氧释磷(以P/VSS计)、好氧吸磷(以P/VSS计)以及乙酸吸收速率(以HAc/VSS计)分别为239.46、79.90、357.47 mg·(g·h)~(-1),对应的ΔP/ΔHAc为0.628,均高于常温PAO.利用简化的阿伦尼乌斯公式对不同温度下试验污泥的厌氧释磷、好氧吸磷和乙酸吸收速率进行拟合,得出其温度系数分别为1.08、1.07和1.05.     

聚磷菌在不同碳源下的反硝化研究

利用SBR系统对聚磷菌进行了培养,并通过荧光原位杂交手段检测了系统中聚磷菌Candidatus Accumulibacter phosphatis的富集程度.聚磷菌也是一种普通异养菌,为了研究它的反硝化能力,排除了聚磷菌的正常释磷和吸磷过程,仅考察在不同碳源下反硝化性能.结果表明,乙酸和PHB都能成为聚磷菌反硝化的电子供体.当以乙酸为外在单一碳源时,其反硝化速率和PHB生成速率与起始硝酸盐浓度无关,但是当起始状态硝酸盐浓度越高时,消耗单位乙酸生成的PHB和硝酸盐还原量越小.以PHB为内在碳源和能源时,聚磷菌的反硝化速率呈现对于基质(硝酸盐)的零级动力学反应,比反硝化速率为0.973 3mg/(g.h),此外PHB平均比消耗速率为(以PHB计)2.462 6 mg/(g.h).     

好氧颗粒污泥处理制糖工业废水厌氧出水的除磷特性研究

制糖工业废水经厌氧生物处理后,COD大幅下降,但是出水中N、P含量仍然较高,严重破坏水体生态平衡.利用好氧颗粒污泥对制糖工业废水的厌氧出水进行脱氮除磷处理,讨论了其除磷过程.经复合底物(乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐)培养的好氧颗粒污泥直径1.7 mm,SVI为38.43 mL.g-1,TP去除率达90.9%,出水磷含量仅为1.3 mg.L-1,单位COD释磷率为0.571,厌氧条件下磷的释放速率达到5.73 mg.(g.h)-1,好氧颗粒污泥表现出较好的沉淀性能和较高的除磷活性.由于底物中丙酸盐、丁酸盐含量增加,使得聚磷菌在反硝化过程中NO3--N的利用率增加,即消耗单位质量的NO3--N可以吸收更多的磷.好氧颗粒污泥及其胞外聚合物中P元素的含量与其中Mg、Ca、Fe元素的含量表现出很高的相关性,胞外聚合物对P的吸附使得体系除磷能力进一步增强.通过对污泥反硝化除磷的研究发现,反硝化聚磷菌占总聚磷菌的61.9%,其吸磷量与消耗硝酸盐的比值[m(P)/m(NO3--N)]为1.14.     

富磷污泥厌氧发酵过程中乙酸浓度对磷释放的影响

以强化生物除磷(EBPR)污泥为研究对象,考察了不同初始乙酸浓度条件下富磷污泥厌氧发酵过程中磷及相关指标的变化,并探讨释磷机制.结果表明:初始乙酸浓度对污泥最大释磷量影响不大,(73.1±2.2)%的污泥总磷量(TP)以磷酸盐的形式释放到液相中,其主要来自聚磷的分解.聚磷的分解途径包括:1)聚磷菌(PAOs)通过吸收乙酸贮存聚β-羟基烷酸酯(PHA)的厌氧生物释磷机制释放磷酸盐;2)PAOs的维持作用导致的聚磷直接分解过程.当初始乙酸浓度不充足时,生物释磷过程受限制,聚磷以相对较慢的速率直接分解;随着乙酸浓度的增大,生物释磷速率增快,同时随之增加的PHA含量能促进污泥的水解酸化.上清液中PO43--P和Mg2+浓度在达到最大值后出现了下降的现象,其可能形成鸟粪石等沉淀.根据试验数据,本文提出了从富磷污泥中回收磷的策略,即可在厌氧消化开始前向污泥中投加一定量碳源,并在发酵24h内分离上清液进行磷回收,这样不仅可以快速大量地从上清液中回收磷并减少沉淀引起的管道堵塞等问题,还可消除高浓度磷酸盐对厌氧消化的影响.     

游离亚硝酸对好氧/延长闲置序批式反应器除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,在好氧/延长闲置序批式反应器中研究不同浓度游离亚硝酸对系统除磷性能的影响.通过分析闲置期聚磷水解及微生物体内各储能物质的变化及不同反应器的除磷效果,探究其可能存在的影响机理.结果表明,游离亚硝酸浓度为5.13×10-5mg·L-1时对反应器除磷效果及沉降能力抑制不明显,而当游离亚硝酸浓度达到5.13×10-4mg·L-1时,磷的平均去除率降至40.5%,反应器中出现严重的污泥膨胀,污泥沉降指数值最高达310 mL·g-1.典型周期分析表明,游离亚硝酸可影响聚磷菌对碳源的吸收和胞内聚羟基脂肪酸酯的合成,进而影响好氧吸磷及闲置期聚磷水解.恢复试验表明,当游离亚硝酸浓度高于2.57×10-4mg·L-1时,撤销影响后系统的除磷能力和沉降性能虽有明显回升,但无法恢复至初始水平.     

酸化液对厌氧释磷好氧吸磷速率的影响研究

采用序批式试验研究了酸化液对聚磷菌厌氧释磷好氧吸磷速率的影响。同一活性污泥混合液中聚磷菌的释磷潜力相当,混合液中挥发性脂肪酸越多则越有利于激发聚磷菌的释磷潜能。酸化液投加量越大,对应的混合液中聚磷菌的平均释磷速率也越大。当酸化液投加量为30 mg/L(以TOC计)时,聚磷菌的平均释磷速率达0.137 mg/(mg.d),是未投加酸化液工况的3.26倍。聚磷菌厌氧释磷过程中,活性污泥的MLVSS值逐渐增大,而MLSS值却不断减小,这是由聚磷菌释磷反应过程中聚磷颗粒和糖原的消耗,以及PHB的生成而产生的。碳源充足与否,对聚磷菌的平均好氧吸磷速率影响不大,研究各工况中,聚磷菌的平均吸磷速率在0.129~0.160 mg/(mg.d)内。碳源越充足,则聚磷菌在好氧吸磷反应持续的时间越长,因此,具有更强的超量吸磷能力。酸化液投加量为20 mg/L时(以TOC计),聚磷菌在好氧吸磷结束时,出水的SP浓度能减少到0.5 mg/L以下。     

游离氨对EBPR系统聚磷菌活性抑制动力学

在强化生物除磷系统中,游离氨(FA)是影响聚磷菌(PAOs)生物除磷效果及微生物种群特性的重要因素之一。该试验以富含PAOs的活性污泥为研究对象,基于批次试验,考察不同FA浓度对EBPR系统除磷性能的影响,同时拟合了3种非基质抑制动力学模型(Andrew模型、Hellinga模型、Vadivelu模型)。试验结果表明：EBPR系统中Ca.Accumulibacter和Tetrasphaera菌属的相对丰度分别为2.65%和1.71%,是PAOs群落中主导的菌属。此外,当0 mg/L≤FA≤0.2 mg/L时,FA对PAOs的释磷过程和吸磷过程产生促进作用,当0.2 mg/L≤FA≤50 mg/L时,FA显著地抑制了PAOs的释磷过程和吸磷过程,且吸磷过程受抑制程度更强。最后,统计学参数分析发现,相对于Andrew和Vadivelu模型,Hellinga模型最适合描述FA对PAOs活性的抑制影响,获得了动力学常数。厌氧释磷过程：最大比释磷速率(r_max,AN)为(17.6±0.5) mg/(g VSS·h),抑制常数(K_I,AN)为(25.6±...     

A2/O污水处理工艺中基质转化机理研究

以实际污水培养驯化污泥的小试规模A2/O工艺为研究对象,对系统中基质的转化机理及硝态氮对基质转化的影响进行了批式试验研究.结果表明,在无硝态氮存在于厌氧环境的系统中,厌氧段消耗的COD有51%可被聚磷菌吸收并合成为聚羟基链烷酸(PHAs);缺氧和好氧条件下的比吸磷速率为3.87和6.54 mg/(g·h),利用单位PHAs的吸磷量(rP/PHA)分别为0.38和0.78而在有硝态氮存在于厌氧环境的系统中,厌氧段消耗的COD仅有30.8%可被聚磷菌吸收并合成PHAs,61.5%用于还原硝态氮;缺氧和好氧条件下的比吸磷速率为2.24和4.58 mg/(g·h),rP/PHA值分别为0.35和0.77.同时,在这2个系统中厌氧阶段释放的磷和消耗的COD成良好的线性关系.硝态氮存在于厌氧环境会降低聚磷菌的厌氧释磷速率和效率,使PHAs的合成量减少,从而降低聚磷菌的缺氧和好氧吸磷速率,但并不会影响其吸磷能力.     

单一好氧环境下的强化生物除磷研究

将乙酸钠为单一碳源、厌氧/好氧交替、具有较好除磷效果的传统生物除磷SBR系统,改为单一的好氧SBR运行方式,发现改变后的SBR系统仍可取得较好的除磷效果,除磷率最高达73.9%,最低约40%,平均维持在50%左右.这种现象可以维持长达80个周期.污泥含磷率由最初的1.43%增加到6.56%.对污泥微生物胞内PHB和糖原进行测定,结果表明此系统中微生物PHB和糖原在VSS中含量分别约为27 mg/g和26 mg/g,二者含量在好氧过程中都基本保持不变.通过对反应过程中碳源消耗与磷吸收关系的分析,认为该单一好氧条件下的生物除磷机制是由于长期以乙酸钠为唯一碳源下,试验系统中活性污泥被驯化,在胞内聚磷颗粒含量容纳能力范围内还可以在好氧环境下以乙酸钠氧化产生的ATP为能量进行磷吸收所致.     

新型污染物洛克沙胂对厌氧/好氧(A/O)生物除磷的影响及其作用机理研究

近年来,洛克沙胂作为兽用药物添加剂被广泛应用,进而会聚集于污水处理系统。由于洛克沙胂对污水生物除磷的影响研究尚未明确,采用序批式反应器探究洛克沙胂对污水生物除磷的影响及其相关机理。实验结果表明洛克沙胂对生物除磷具有抑制作用,且当洛克沙胂的质量浓度为90 mg/L时,除磷效率仅为64.6%。机理研究表明洛克沙胂可抑制厌氧释磷和好氧吸磷,进而造成除磷效率的下降。此外,洛克沙胂还可抑制内聚产物聚羟基脂肪酸酯(PHA)的合成。进一步研究表明洛克沙胂的存在可导致聚磷菌(PAO)数量的减少。     

NO-2作为电子受体对反硝化吸磷影响动力学研究

在生物除磷系统中NO-2常被认为是反硝化吸收磷过程的抑制剂,而NO-2对反硝化吸磷抑制过程的抑制剂量的结果差别很大,缺乏动力学研究.本研究应用序批式反应器(SBR)在不同的NO-2浓度和pH梯度下进行了反硝化吸收磷试验,其接种活性污泥取自A2/O氧化沟中试反应器.SBR试验步骤为,取氧化沟好氧区活性污泥,先投加乙酸钠释放磷,然后投加NO-2吸收磷.大量试验发现NO-2和pH共同作用对反硝化吸磷产生了抑制.结果表明,[1]在恒定pH下,比反硝化速率和比吸磷速率与初始NO-2浓度均符合Andrews抑制动力学;[2]在6.5相似文献   

混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响

以乙酸钠和丙酸钠1:2混合作为碳源,进水COD浓度分别为200,400,600,800mg/L,研究混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响,并通过比较微生物体内储能物质的变化,探讨混合碳源浓度对生物脱氮除磷性能影响的机理.结果表明,当进水磷和氨氮浓度分别为12,30mg/L时,随着进水COD由200增加至800mg/L,磷去除率由39.9%提升至86.4%(氮去除率从13.5%提升至96.4%).进水COD为400mg/L时单位挥发性悬浮固体(VSS)的磷和氮去除量达到最高[分别为(4.31±0.08)和(6.15±0.22)mg/g].当进水COD由200增加至400mg/L时生物除磷活性增强,而COD继续增加会使污泥沉降性能变差,脱氮除磷生物活性降低.好氧吸磷和同步硝化反硝化主要由微生物体内储能物质多β羟基烷酸盐(PHA)驱动,当进水COD为400mg/L时单位VSS消耗的PHA最多.混合碳源浓度通过影响碳源的好氧代谢,使微生物体内储能物质的积累/转化量不同,进而影响系统的脱氮除磷性能.     

SBR中生物除磷颗粒污泥的反硝化聚磷研究

反硝化聚磷菌(DNPAOs)可利用厌氧储存的聚.3.羟基丁酸(PHB)以硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体进行过量吸磷和反硝化,从而达到在低碳源下脱氮除磷的双重目的.本试验在SBR反应器中,采用厌氧,缺氧/好氧(A/A/O)交替运行的方式.将富集聚磷菌(PAOs)的颗粒污泥成功地诱导为具有反硝化聚磷能力的颗粒污泥.诱导结束后P的去除率在90%以上,NOx-N的去除率在93%以上,厌氧段释磷量在25-33 mg/L,缺氧段每去除lg NOx-N吸收P约1.3 g;典型周期运行结果显示,厌氧段最大比释磷速率(SRPR)为18.39 mg/(g.h),缺氧段最大比吸磷速率(SUPR)为23.72 mg/(g·h),最大比反硝化速率(SDNR)为18.19mg/(g·h),好氧段最大SUPR为17.15 me,/(g·h):颗粒污泥中DNPAOs的数量由诱导前的14.9%增加到80.7%.与除磷颗粒污泥相比.反硝化聚磷颗粒污泥沉速提高0.16-0.7倍,比重提高0.003 1.     

生物除磷过程厌氧释磷的代谢机理及其动力学分析

运用充分曝气后的好氧末端活性污泥进行了厌氧释磷实验.结果表明,在厌氧释磷过程中VSS呈现出上升的趋势,而MLSS及灰分均呈现出下降的趋势.当微生物体内的糖原耗尽时,会引起厌氧吸收HAc及释磷过程的中断.得出ΔρPΔρPHB、ΔρGLYΔρPHB、ΔρPΔCOD、ΔρPHBΔCOD各比值的平均值分别为0.48、0.50、0.44、0.92.通过对厌氧吸收HAc及释磷动力学过程进行模拟,得到QHAc,max为164mg·g-1·h-1,QP,max为69.9mg·g-1·h-1,KGYL为0.005,KCOD为3mg·L-1.ΔρPΔCOD与溶液中pH呈明显的线性关系,且得到了二者之间的线性方程.     

SBR反应器中全自养硝化颗粒污泥的特性研究

在SBR反应器中接种硝化污泥,研究了污泥颗粒化过程中某些性能的变化,包括沉降性能、胞外聚合物、氧利用速率等.结果表明,当SBR沉淀时间由39min缩短至10min时,污泥SVI由接种时的110mL/g降低至24～42mL/g.EPS(以VSS计)中蛋白质含量由接种时的163mg/g增长到250～270mg/g;而EPS中多糖变化不大,基本在20～30mg/g;硝化颗粒污泥中EPS的蛋白质/多糖的比例基本在9～13左右.反应器中污泥浓度(以VSS计)约2.5g/L,VSS/SS基本保持在85%～90%.在反应器运行初期,污泥中氨氧化菌的活性(SOUR-A)和亚硝酸氧化菌的活性(SOUR-N)不断升高,在第17d,SOUR-A和SOUR-N分别达到259mg/(g·h)和119mg/(g·h);为接种污泥的2.4和5.3倍.当硝化颗粒形成且粒径不断增大后,污泥的SOUR-A和SOUR-N开始降低.污泥中异养菌的活性(SOUR-H)和内源呼吸活性(SOUR-E)在颗粒化过程中都保持在10mg/(g·h).     

Kinetic analysis of anaerobic phosphorus release during biological phosphorus removal process

Enhanced biological phosphorus removal (EBPR) is a commonly used and sustainable method for phosphorus removal from wastewater. Poly-β-hydroxybutyrate (PHB), polyphosphate, and glycogen are three kinds of intracellular storage polymers in phosphorus accumulation organisms. The variation of these polymers under different conditions has an apparent influence on anaerobic phosphorus release, which is very important for controlling the performance of EBPR. To obtain the mechanism and kinetic character of anaerobic phosphorus release, a series of batch experiments were performed using the excessively aerated sludge from the aerobic unit of the biological phosphorus removal system in this study. The results showed that the volatile suspended solid (VSS) had an increasing trend, while the mixed liquid suspended sludge (MLSS) and ashes were reduced during the anaerobic phosphorus release process. The interruption of anaerobic HAc-uptake and phosphorus-release occurs when the glycogen in the phosphorus-accumulating-organisms is exhausted. Under the condition of lower initial HAc-COD, HAc became the limiting factor after some time for anaerobic HAc uptake. Under the condition of higher initial HAc-COD, HAc uptake was stopped because of the depletion of glycogen in the microorganisms. The mean ratio of Δρ _P/Δρ _PHB, Δρ _GLY/Δρ _PHB, Δρ _P/ΔCOD, was 0.48, 0.50, 0.44, and 0.92, respectively, which was nearly the same as the theoretical value. The calibrated kinetic parameters of the HAc-uptake and phosphorus-release model were evaluated as follows: Q _HAc,max was 164 mg/(g · h), Q _P,max was 69.9 mg/(g · h), K _gly was 0.005, and KCOD was 3 mg/L. An apparently linear correlation was observed between the ratio of Δρ _P/ΔCOD and pH of the solution, and the equation between them was obtained in this study. Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2005, 25(9), 1164–1169 [译自: 环境科学学报]     

前置A2NSBR系统硝化和反硝化除磷的特性

以处理实际低C/N生活污水的前置A₂NSBR系统为研究对象,考察系统内生物膜的硝化特性和活性污泥的反硝化除磷特性.试验研究了有机物和NO₂^--N浓度对生物膜硝化性能的影响,以及不同电子受体浓度对反硝化吸磷速率的影响.结果测得硝化速率为11.3mgNH₄⁺-N/（L·h）,在填充率40%的条件下容积负荷为0.27kgNH₄⁺-N/（m³·d）,有机物的存在会对硝化有抑制,但是系统表现出了良好的抗有机负荷冲击能力,硝化速率为9.72mg NH₄⁺-N/（L·h）.NO₂^--N处理对AOB活性几乎无影响,对NOB活性抑制作用明显,当NO₂^--N浓度为400mg/L时,NOB活性仅为1.63%,几乎接近完全被抑制.根据本次不同电子受体条件下除磷批次试验的结果,好氧吸磷速率为17.62mg P/（g VSS·h）,以NO₃^--N为电子受体的缺氧吸磷速率是12.94mg P/（g VSS·h）,从而可知缺氧聚磷菌占总聚磷菌的比例大约是73.4%,其中在NO₂^--N浓度为30mg/L出现吸磷抑制,当NO₂^--N和NO₃^--N共存时,NO₂^--N在初始浓度为15mg/L便出现吸磷抑制.     

不同碳源种类对好氧颗粒污泥合成PHA的影响

影响好氧颗粒污泥稳定性的因素众多,其中碳源种类的不同会造成好氧颗粒污泥合成聚羟基烷酸酯(PHA)的不同,进而影响其稳定性能.采用混合碳源驯化培养的好氧颗粒污泥进行试验.考察了厌氧条件下,乙酸钠等八种碳源对好氧颗粒污泥合成PHA的影响.结果表明,颗粒污泥对乙酸钠和蔗糖具有较好的转化能力,合成PHA的量分别为102.19mgCOD/g·VSS和70.58mgCOD/g·VSS,显著高于其他碳源的PHA合成量(5~26mg/g×VSS).故以蔗糖和乙酸钠作碳源均有利于颗粒污泥稳定性能的维持,而当以甲醇作碳源时好氧颗粒污泥的贮存能力最差.     

不同乙酸钠/甘油比对好氧/延长闲置SBR除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,以甘油和生活污水中常见的乙酸钠作为碳源,建立了5个好氧/延长闲置序批式反应器(乙酸钠/甘油比分别为1∶0、4∶1、1∶1、1∶4和0∶1),考察了各反应器长期运行过程中的除磷效果,并通过分析典型周期内磷及微生物体内各储能物质的变化,初步探究不同乙酸钠/甘油比对除磷性能的影响机理.研究表明,当乙酸钠/甘油比由1∶0逐渐降至4∶1和1∶1时,平均除磷率由90.1%升至92.5%、97.3%.乙酸钠/甘油比继续降至1∶4及0∶1时,系统除磷率降至65.7%、53.4%.当乙酸钠/甘油比为1∶1时,聚磷菌体内合成大量聚羟基脂肪酸酯(PHAs)(2.55 mmol·g-1,以每g VSS积累的C(mmol)计,下同),为后续磷的吸收及聚磷合成提供更多的能量,而以甘油作为单一碳源时,PHAs合成量最少(0.82 mmol·g-1),糖原合成量最大(2.56 mmol·g-1,以每g VSS积累的C(mmol)计).     

氮磷同时缺乏对活性污泥系统的影响

为了考察氮磷同时缺乏对活性污泥系统的影响,采用2个序批式间歇反应器（SBR）,按照缺氧/好氧的方式平行运行,通过调节不同的进水COD/N/P比,考察了氮磷同时缺乏状态下活性污泥系统的污泥沉降性、絮体形态、出水水质以及比耗氧速率等方面的表现。结果表明,在氮磷同时缺乏时,当进水COD/N/P比为100/2/0.4时,活性污泥系统会发生丝状菌膨胀,而当进水COD/N/P为100/0.5/0.1时,污泥沉降性保持良好;各反应器的活性污泥浓度均在逐渐地下降,MLSS由约2200mg/L下降至1800mg/L以下;各反应器的比耗氧速率均呈现逐渐上升的趋势,COD的去除率呈现逐渐下降的趋势。