AOA-SBR系统运行效能及高效聚磷菌的特性研究

为获得聚磷能力突出且抗逆性强的菌株,进一步扩大生物除磷的应用范围,在实验室条件下完成AOA-SBR反应器的启动及运行,基于Illumina Miseq高通量测序技术对反应器各运行阶段样品中的细菌群落结构进行解析,从稳定运行的SBR反应器中分离得到聚磷菌,分别进行菌株的鉴定及其生长聚磷特性研究.结果表明:①反应器的启动及运行后期,各项出水水质指标均达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A水平,系统的除磷率稳定在95%以上.②反应器对于除磷微生物的定向富集作用较强,变形菌门中的不动杆菌属为优势菌群.③共分离得到5株高效聚磷菌,暂命名为LXP1~LXP5,经鉴定分别为假单孢菌属（Pseudomonas）、不动杆菌属（Acinetobacter）、红球菌属（Rhodococcus）、大头茶属（Gordonia）及脂肪杆菌属（Pimelobacter）.④LXP1~LXP5都具有典型的生长曲线和较短的生长周期,生长周期范围为24~36 h;各菌株在好氧条件下的吸磷量均在10 mg/L以上,最大可达30 mg/L.研究显示,实验室条件下AOA-SBR反应器的启动及运行可较好地实现对活性污泥中的除磷微生物定向富集的目的,该试验分离得到5株高效聚磷菌并经鉴定分属5种不同的菌属范畴,其中Rhodococcus、Gordonia及Pimelobacter的菌株为近年来鲜有的从活性污泥中筛选得到的具有较好聚磷特性的菌株.      

适应菲胁迫的高效聚磷菌筛选及聚磷特性研究

采用平板法分离菌株、蓝斑筛选和聚磷培养液除磷能力验证3种方法相结合,从太湖底泥样品中分离到2株能够利用菲的高效聚磷菌Y11和Y4-2,经形态观察、生理生化和16S rDNA鉴定为不动杆菌属（Acinetobacter sp.）.通过固体平板和液体培养的方法对2株不动杆菌的环境适应能力和聚磷、除磷能力进行了测定,结果显示,2菌株的生长温度范围均为10～35℃,菌株Y11的pH范围为6～9,菌株Y4-2的pH范围为6～8;高磷浓度对菌株Y11的生长没有抑制作用,但对菌株Y4-2的生长产生一定的抑制作用;Y11和Y4-2能在以菲为唯一碳源（50 mg/L）的无机盐平板上良好生长,对菲有一定的适应性.菌株Y11和Y4-2在30℃,170　r/min,1%接种量（体积分数,菌悬液D₆₀₀ =0.4）的条件下,2 mg/L磷浓度的聚磷培养液中最大聚磷率分别为96.13%和94.65%,培养液的磷浓度由2 mg/L分别降至0.08 mg/L和0.11 mg/L;5 mg/L磷浓度的聚磷培养液中最大聚磷率分别为95.94%和71.19%,培养液的磷浓度由5 mg/L分别降至0.20 mg/L和1.44 mg/L;8 mg/L磷浓度的聚磷培养液中最大聚磷率分别为71.24%和47.81%,培养液的磷浓度由8 mg/L分别降至2.30 mg/L和4.18 mg/L.使用2菌株处理云南滇池污水（磷含量为1.01 mg/L）,30℃,170　r/min,4%接种量（菌悬液D₆₀₀ =0.4）条件下,菌株Y11处理6　h后磷浓度由1.01 mg/L降至0.06 mg/L,菌株Y4-2处理48　h后磷浓度由1.01 mg/L降至0.06 mg/L.研究结果表明,菌株Y11和Y4-2对环境的适应性较强,均能高效、快速地降低聚磷培养液和云南滇池水体的磷浓度,不动杆菌Y11的除磷能力和环境适应性都大于菌株Y4-2,菌株Y11适用于南方和北方含磷较高的、菲污染的各种富营养化水体修复,菌株Y4-2更适用于pH8.0以下、低磷和菲污染的富营养化水体修复.     

三株反硝化聚磷菌的筛选及其生理生化特性的鉴定

为研究反硝化聚磷菌的生物学特性,通过吸磷试验、硝酸盐还原产气试验及异染颗粒和PHB颗粒染色辅助检验,从苏州某食品厂排放的废水中分离筛选出3株高效反硝化聚磷菌B4,B5和B6.经鉴定,分别属于沙雷菌（Serratia）、拉恩菌（Rahnella aquatilis）和不动杆菌（Acinetobacter）。测定了这3株菌的生长曲线。研究了温度和pH值对这3株菌的生长及除磷脱氮效能的影响,结果表明,B4,B5和B6菌株的生长和除磷脱氮反应最适温度均在30℃左右;在中温条件下,B4,B5和B6生长的最适pH值为6．5～8．5;3株菌除磷反应的最佳pH值均为中性偏碱。     

厌氧/好氧交替快速筛选聚磷菌及其生理特性的研究

通过厌氧/好氧交替的平板筛选方法,快速的筛选出除磷率高于60%的高效聚磷菌15株,并对其进行16S rDNA和生理生化测定,除2株为芽孢杆菌外,其余均为γ变形菌纲,主要以Klebsiella sp.和Pseudomonas sp.为主.菌种除磷实验表明,聚磷菌除磷能力越高,发酵终点pH值越高.聚磷菌反投加实验表明,与活性污泥52%的除磷率相比,投加后除磷率可达到73.3%,可以有效提高活性污泥的除磷能力.     

不同乙酸浓度对聚磷菌厌氧释磷的影响

采用SBR工艺培养生物强化除磷活性污泥,通过厌氧批式试验对反应器中的高效除磷好氧颗粒污泥进行厌氧乙酸吸收动力学研究。结果表明：聚磷菌对乙酸吸收速率不受乙酸浓度影响,但受胞内聚磷浓度影响。当胞内聚磷浓度低于60mg—P／g—VSS时,乙酸吸收速率与聚磷浓度呈Monod关系。进而求出了聚磷菌吸收乙酸的动力学方程,其中最大乙酸吸收速率为3mg—HAe／g—VSS·min,胞内聚磷的饱和系数为20mg—P／g—Vss。另外,在pH为中性条件下,每吸收1mg乙酸,聚磷菌释放约0．5mg磷。     

假单胞菌P1-1脱氮除磷特性及其动力学研究

利用实验室中筛选到的假单胞菌P1-1菌株进行脱氮除磷研究,并探讨了温度、pH、接种量、摇床转速和碳源对该菌株生长和脱氮除磷的影响,同时研究了菌株除磷的动力学。结果表明,该菌株最佳生长条件为摇床转速140 r/min、接种量10%、pH 8.0、温度30℃,最佳除磷条件为摇床转速140 r/min、接种量10%、温度30℃、pH 8.0,最佳脱氮条件为接种量10%、摇床转速0、温度30℃、pH 7.0;该菌株在比较好的生长和脱氮除磷效果时需要乙酸钠的最低浓度为1 000 mg/L;当初始P浓度为6~21 mg/L时,菌株除磷的动力学过程符合Monod零级反应模型。     

水温变化对EBPR系统除磷效果响应机制的数值模拟研究

大量研究表明,水温变化会影响聚磷菌和聚糖菌之间的竞争关系,是造成EBPR系统除磷效果波动的重要因素.温度的逐步升高导致聚磷菌在强化生物除磷(EBPR)系统中逐渐失去优势直至系统崩溃.然而,有关如何利用物理模拟和数值模拟手段恢复升温破坏后的EBPR系统除磷效果及其响应机制的研究甚少.本文基于全耦合活性污泥数学模型(FCASM3),对EBPR系统进行数值建模和模拟试验,研究温度变化对EBPR系统的影响,旨在用模型预测及验证水温变化对EBPR系统除磷效果响应机制及适宜聚磷菌生存的极限条件,通过升温破坏及温度恢复的试验与模拟研究,进一步分析不同温度对EBPR系统中聚磷菌和聚糖菌的影响.通过对比FCASM3与国际水协的除磷代谢模型ASM2d在不同运行温度(20℃,25℃,30℃,35℃)下,对EBPR系统出水COD、PO43--P等污染物质的模拟变化趋势,结果表明FCASM3能更好地模拟EBPR系统中聚磷菌和聚糖菌的行为,且随着温度的升高,EBPR的除磷效率下降.在水温升高和恢复的过程中发现,温度升高到35℃,会导致EBPR的崩溃,短时间内不能恢复升温前的除磷效率.     

聚磷菌发生代谢迁移的环境因子及机理分析

聚磷菌(PAOs)是强化生物除磷工艺中发挥除磷作用的主要功能微生物,其代谢行为决定了除磷系统的稳定性及最终除磷效果.为了适应外界环境变化,聚磷菌会发生由聚磷代谢模式向聚糖代谢模式的代谢迁移.本文阐述了PAOs代谢迁移的机理,对可能引起聚磷菌代谢迁移的环境因子如进水磷浓度、金属离子、p H值、温度等进行了总结,并分类叙述了不同类型的PAOs种类发生代谢迁移的差异化原因,以期为PAOs在强化生物除磷工艺中的应用提供参考.     

化学铁盐辅助除磷对生物除磷的影响研究

化学辅助除磷有助于污水厂实现磷达标,但其对生物系统存在潜在的影响。针对除磷药剂对生物除磷过程的影响展开研究,选用硫酸亚铁进行化学辅助除磷。药剂形成的化学污泥干扰生物除磷过程且成分复杂,故以磷酸铁、氢氧化铁模拟化学污泥,由钾离子、K/P摩尔比计算出同步除磷中的生物除磷,来探讨化学污泥对聚磷菌释磷/吸磷过程的影响。结果表明,连续投加硫酸亚铁使聚磷菌的释磷量、吸磷量降低;系统中磷酸铁含量0.075 mmol/L时聚磷菌的释磷和吸磷能力提高了约25%,磷酸铁含量0.15 mmol/L时对聚磷菌吸磷有抑制作用;氢氧化铁对聚磷菌释磷、好氧初期吸磷均有抑制作用。生物污泥与化学污泥存在交互作用。     

亚硝酸盐积累对A~2O工艺生物除磷的影响

常温条件下,通过控制好氧区DO浓度为0.3～0.5 mg/L,同时增大系统内回流比以降低系统好氧实际水力停留时间(actual hydraulic retention time,AHRT),在处理低C/N比实际生活污水的A2O工艺中成功启动并维持了短程硝化反硝化.但随着系统出水亚硝酸盐含量的升高,系统对磷的去除效果逐渐恶化.当好氧区亚硝酸盐浓度19 mg/L时,系统出水磷浓度大于进水磷浓度,系统处于净释磷状态.通过对原水COD浓度、反应区温度、pH值、游离亚硝酸浓度(free nitrous acid,FNA)等分析,表明碳源不足及短程硝化引起的亚硝酸盐积累影响了聚磷菌厌氧释磷和好氧吸磷;尤其是好氧区较高的FNA浓度(HNO2-N 0.002～0.003 mg/L)对聚磷菌好氧吸磷的抑制是导致系统除磷效果恶化的直接原因.通过外投碳源提高原水COD浓度,提高了聚磷菌厌氧释磷合成PHA的能力;同时增强了系统的反硝化能力,降低好氧区亚硝酸盐浓度,从而降低FNA对聚磷菌好氧吸磷的抑制程度,系统的除磷性能可迅速恢复;系统对磷的去除率可达96%以上.     

光温条件和pH对浮萍生长及磷吸收的影响

试验以长江三角洲地区常见的稀脉浮萍和少根紫萍为研究对象.在Hoagland's E-Medium营养液进行实验室模拟培养的基础上,研究了光温条件以及pH对两种浮萍生长和磷去除能力的影响.结果表明,在1500-6000 1x光照强度范围内,光照越强,两种浮萍的生长和磷去除能力越强;在10-35℃温度范围内,两种浮萍生长和...     

基于磷回收的低温微氧EBPR系统的表观与微观特性

在低溶解氧(DO=1mg/L)条件下启动2个厌氧/好氧交替运行的SBR(A/O-SBR),中温(22±1)℃SBR1和低温(14±1)℃SBR2,考察侧流磷回收工艺对低耗主流强化生物除磷(EBPR)系统污染物去除性能?微生物种群结构和磷回收潜能的影响.结果表明,SBR1和SBR2的脱氮及COD去除性能未受磷回收操作的影...     

Comparing results of cultured and uncultured biological methods used in biological phosphorus removal

Increasing attention has been paid to phosphate-accumulating organisms(PAOs)for their important role in biological phosphorus removal.In this study,microbial communities of PAOs cultivated under different carbon sources(sewage,glucose,and sodium acetate) were investigated and compared through culture-dependent and culture-independent methods,respectively.The results obtained using denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE)of polymerase chain reaction-amplified 16S rDNA fragments revealed that the diversity of bacteria in a sewage-fed reactor(1#)was much higher than in a glucose-fed one(2#)and a sodium acetate-fed one(3#);there were common PAOs in three reactors fed by different carbon sources.Five strains were separated from three systems by using a phosphate- rich medium;they were from common bacteria isolated and three isolates could not be found in DGGE profile at all.Two isolates had good phosphorus removal ability.When the microbial diversity was studied,the molecular biological method was better than the culture-dependent one.When phosphorus removal characteristics were investigated,culture-dependent approach was more effective. Thus a combination of two methods is necessary to have a comprehensive view of PAOs.     

耐高温解磷菌的筛选及解磷能力研究

以高温堆肥为原料,通过无机磷培养基筛选、耐高温驯化得到5株耐高温解磷菌,命名为P1～P5.各菌株最佳生长温度为40～50 ℃,其中P1可在35～53 ℃生长,P2～P5在35～50 ℃生长.通过50 ℃高温摇床发酵培养,分别测定了耐高温解磷菌P1～P5的发酵液中ρ(水溶性磷),ρ(微生物量磷),总解磷量和pH.结果表明,在50 ℃下摇床振荡培养耐高温解磷菌P1～P5,7 d后发酵液中ρ(水溶性磷)为30.9～47.6 mg/L,ρ(微生物量磷)为116.4～164.4 mg/L,总解磷量为152.1～201.6 mg/L,发酵液pH明显为酸性,但其与菌株解磷能力没有显著的相关性.在解磷方面,ρ(微生物量磷)明显高于ρ(水溶性磷),因此ρ(微生物量磷)是分析解磷菌解磷能力不可忽视的重要部分.5株解磷菌均具有良好耐高温能力及解无机磷的生理生化功能.      

温度与营养盐耐受藻种筛选及其群落氮磷去除研究

为筛选出能适应不同温度与营养条件的污水处理优势藻种,探究其混合培养所形成微藻群落的污水处理效果,本文在实验室条件下,选择淡水小球藻、斜生栅藻、菱形藻、莱茵衣藻和小环藻,设置10,20,30℃ 3种不同温度,3种不同营养条件,TN、TP浓度分别为8.40与1.97mg/L,12.97与5.70mg/L,60.22与18.19mg/L,筛选出3种在不同温度和营养条件下耐受性和氮磷去除效果较好的优势藻种.进一步将筛选出的优势藻种分别进行藻类群落搭配,基于不同藻类群落对于人工废水中氮磷污染物的去除效果与稳定性确定优势藻种群落.结果表明：在3种不同温度下,小环藻和菱形藻的生长状况较稳定且氮磷去除率一般为80%以上;在3种不同的营养状况下,仅有斜生栅藻的生长速率和氮磷去除率较高,斜生栅藻、菱形藻与小环藻具有更好的环境耐受性与去除率.将上述3种藻分别进行群落搭配组合,发现菱形藻和小环藻的群落组合对TN和TP的去除率一般在80%～90%左右,没有异常变化;斜生栅藻、菱形藻与小环藻的群落组合生长状况较稳定.     

硫磺/石灰石自养反硝化系统脱氮除磷性能研究

为了考察硫磺/石灰石系统对于低C/N的城市污水进行同步脱氮除磷的性能,设计了体积比为1∶1的硫磺/石灰石柱式反应器,以人工配水为处理对象,采用厌氧生物滤池运行方式,研究了HRT、初始磷浓度、pH、温度等因素对其脱氮除磷性能的影响.结果表明,在进水NO 3^--N为30 mg/L左右,PO4^3--P为15 mg/L条件...     

Removal of nitrogen and phosphorus in a combined A2/O-BAF system with a short aerobic SRT

A bench-scale anaerobic/anoxic/aerobic process-biological aerated filter （A^2/O-BAF） combined system was carded out to treat wastewater with lower C/N and C/P ratios. The A^2/O process was operated in a short aerobic sludge retention time （SRT） for organic pollutants and phosphorus removal, and denitrification. The subsequent BAF process was mainly used for nitrification. The BAF effluent was partially returned to anoxic zone of the A^2/O process to provide electron acceptors for denitrification and anoxic P uptake. This unique system formed an environment for reproducing the denitdfying phosphate-accumulating organisms （DPAOs）. The ratio of DPAOs to phosphorus accumulating organisms （PAOs） could be maintained at 28% by optimizing the organic loads in the anaerobic zone and the nitrate loads into the anoxic zone in the A^2/O process. The aerobic phosphorus over-uptake and discharge of excess activated sludge was the main mechanism of phosphorus removal in the combined system. The aerobic SRT of the A^2/O process should meet the demands for the development of aerobic PAOs and the restraint on the nitrifiers growth, and the contact time in the aerobic zone of the A^2/O process should be longer than 30 min, which ensured efficient phosphorus removal in the combined system. The adequate BAF effluent return rates should be controlled with 1--4 mg/L nitrate nitrogen in the anoxic zone effluent of A^2/O process to achieve the optimal nitrogen and phosphorus removal efficiencies.