胞外聚合物蓄磷能力及与生物除磷的关系

为探明胞外聚合物(EPS)在生物除磷过程中的作用,采用人工模拟城市污水,对不同污泥龄(SRT)下厌氧/好氧(A/O)交替运行的SBR生物除磷系统的除磷效果进行监测,并对单位质量的活性污泥中所包含的总磷质量、EPS中吸附的总磷质量以及细胞吸收的总磷质量进行测定.结果表明,当SRT小于48 d时,A/O-SBR城市污水生物除磷系统均能取得良好的除磷效果,连续监测出水总磷质量浓度均小于0.5 mg/L,达到《城镇污水处理厂排放标准》的一级标准.EPS具有一定的蓄磷能力,单位质量的活性污泥中EPS含磷量(简称EPS含磷量)不超过10 mgP/gVSS,而同质量的活性污泥中的细胞含磷量(简称细胞含磷量)最高可达38 mgP/gVSS.EPS含磷量不随SRT发生变化,SRT在12～48 d时,EPS含磷量约为10 mgP/gVSS;而细胞含磷量会随SRT发生变化,SRT在12～48 d时,细胞含磷量在20～38 mgP/gVSS之间变化.城市污水处理厂的活性污泥中细胞含磷量始终大于EPS含磷量,水中的磷酸盐主要以聚磷颗粒的形式储存于细胞内.在一个厌氧/好氧交替的反应周期内,EPS含磷量并不是一直保持在10mgP/gVSS,而是出现波浪形变化趋势,有时甚至可高达20 mgP/gVSS.这种波动能够调节聚磷菌(PAO)胞外磷酸盐浓度,有利手聚磷菌抵抗高磷酸盐负荷.但在反应结束时EPS含磷量又会恢复到反应开始前的水平.因此,EPS在生物除磷过程中主要起缓冲作用,是胞内聚磷合成的中转站.     

一种改良双污泥颗粒系统强化低碳氮比污水脱氮除磷的新工艺

以合成废水为研究对象,在序批式反应器中比较了改良双污泥系统与传统工艺在生物脱氮除磷性能、微生物种群、单位周期内营养盐和内聚物变化,并探究了可能存在的机理。结果表明,改良双污泥系统能够提高生物脱氮除磷效率,总氮和溶解性磷酸盐的去除率分别为94.6%和96.5%。荧光原位杂交实验表明改良双污泥系统中富集更多的聚磷微生物。单位周期研究显示改良双污泥系统中内聚物聚羟基烷酸酯(PHA)的最大积累量为8.5 mmol/g,高于传统工艺对照组。改良双污泥系统能够最大程度利用污水中有限的碳源以用于生物脱氮除磷。     

单一好氧环境强化生物除磷诱导及影响因素研究

为了加深对聚磷菌(Phosphate Accumulating Organism,PAOs)代谢多样性及代谢机理的认识,采用序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR),研究了PAOs单一好氧生物除磷能力的诱导过程,以及好氧时间、静置时间对单一好氧生物除磷效率的影响。结果表明,PAOs单一好氧环境生物除磷能力的诱导很快完成,SBR反应器运行周期内生物除磷过程分为饱食期与饥饿期,其中,饱食期水溶液中COD降解速度很快,磷酸盐质量浓度略有升高,PAOs体内聚-β-羟基丁酸(Poly-β-hydroxybutyrate,PHB)质量比增加,聚磷质量比降低;饥饿期水溶液中磷酸盐质量浓度持续下降,聚磷菌体内PHB质量比减小,聚磷质量比增加。聚磷菌在单一好氧环境条件下的除磷能力不能长期保持,只有保证足够的好氧时间及静置时间,才能取得高效的单一好氧环境除磷效果。     

P-SBR工艺侧流释磷效果恶化探究

将侧流释磷技术应用到低碳源污水生物处理中,能有效缓解或者消除生物除磷与脱氮之间的竞争与矛盾,维持系统的稳定.但在本系统研究中发现当外碳源(HAc)质量浓度超过350mg/L时(以COD计),出现强化释磷恶化甚至系统崩溃的现象.对各种可能因素进行分析,得出在释磷一运行周期内加入过量碳源,聚磷菌体内的糖原耗尽,释磷停止;长期加入过量碳源,聚磷菌淘汰,系统崩溃.     

SRT对A2/O-MBBR工艺中聚磷菌特性的影响

采用强化生物除磷系统(A~2/O-MBBR)联合工艺,在不同污泥龄(SRT)(20 d、15 d、10 d、6 d、3 d)的条件下,考察A~2/O系统各区聚磷菌生化代谢特性的变化。结果表明,A~2/O-MBBR联合工艺采用双泥系统,分相培养了硝化菌和聚磷菌,该系统的微环境有利于自养型硝化菌的生长和积累,硝化反应已不是A~2/O-MBBR联合工艺运行的限制因素,SRT缩短对系统中总氮(TN)、化学需氧量(COD)去除效果影响不大,可溶性正磷酸盐(SOP)去除率随SRT缩短而逐步上升,SRT为3 d时去除率最大为94%。聚-β-羟基丁酸(PHB)是聚磷菌(PAOs)去除污染物所需碳源和能量的中转站,在胞内聚合物与能量转化过程中起重要作用,不同SRT下胞内聚合物的代谢含量与释磷、吸磷含量有密切关系,代谢量越多,释磷、吸磷量越多。SRT为6 d时,厌氧段聚磷菌具有最佳的释磷性能,形成了具有显著释磷作用的菌种。缺氧区胞内聚合物代谢规律与好氧区相似,对于反硝化聚磷菌来说,在SRT为10 d时对PHB的利用率最高,代谢活性最好;而对于传统聚磷菌来说,在SRT为6 d时其代谢性能最佳,且聚磷菌占全菌比例最大。短泥龄条件有利于提高胞内聚合物的单位污泥质量分数、驯化出积累PHB质量分数较高的微生物种群,其中SRT为6 d时各胞内聚合物含量最高,A~2/O-MBBR联合工艺的处理效果最佳。     

亚硝酸盐对强化生物除磷系统的影响

为了全面了解亚硝酸盐在生物除磷系统中的作用,采用SBR反应器,研究了亚硝酸盐对聚磷菌厌氧释磷、好氧吸磷的影响及短程反硝化除磷过程中各物质质量浓度之间的关系。结果表明,厌氧段释磷量随厌氧段投加NO-2-N质量浓度提高而增加,在厌氧段的后期出现了以NO-2为电子受体的吸磷现象。在好氧段投加亚硝酸盐,当NO-2-N质量浓度从5 mg/L升高到10 mg/L时,好氧吸磷速率随NO-2-N质量浓度提高而迅速降低,但当NO-2-N质量浓度超过10 mg/L后,好氧吸磷速率随NO-2-N质量浓度提高降低速度减缓。系统缺氧除磷量与NO-2-N消耗量、缺氧除磷量与PHB(聚-β-羟基丁酸)消耗量均呈线性关系。     

污水处理厂碳源回收潜力与活性初沉系统构建及应用

针对城市污水处理厂初沉池中颗粒态物质沉降导致碳源流失、严重制约脱氮除磷效率的问题,对初沉池中流失碳源情况进行了分析。结果表明,初沉池对污水中SS、TCOD的去除率分别为56.7%±7.73%、43.71%±5.42%,该部分颗粒物质的沉降是碳源流失的主要因素。为探明污水中碳源的回收潜力,对颗粒态物质的生物降解性进行了检测。结果表明,污水中易生物降解有机物质量浓度较低,仅占进水COD的13.1%,而慢速生物降解有机物占51.4%。由此可知,加速慢速生物降解有机物向易生物降解有机物的转化可充分挖掘碳源的回收潜力。因此,构建了一种新型活性初沉池系统,组合搅拌淘洗和污泥发酵工艺,并应用于西安市第四污水处理厂。结果表明,初沉池出水中SCOD和VFA质量浓度分别提升了25%~35%、55%~65%,显著增强了脱氮除磷效果。     

好氧颗粒污泥生物脱氮除磷对盐度的响应

以实际污水为研究对象,在内循环序批汽提式反应器中培养好氧颗粒污泥并探究了好氧颗粒污泥生物脱氮除磷对盐度的响应。实验结果表明盐度对好氧颗粒污泥生物脱氮除磷有严重的抑制作用。当盐度由0增加至15 g/L时,好氧颗粒污泥生物除磷效率由82.6%下降至32.3%,氨氮去除效率由85%下降至56%。机理研究表明盐度的增加能够显著降低胞外聚合物(EPS)中多糖和蛋白质含量,以及胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯(PHA)的含量,从而影响好氧颗粒污泥的吸附粘结性。盐度还对生物脱氮除磷关键酶具有严重的抑制作用。     

同步化学除磷对污水处理系统及A2/O单元的影响研究

为解决城市污水处理厂脱氮除磷过程中有机碳源不足及磷资源的有效回收问题,在A~2/O反应器中抽取厌氧释磷上清液实施同步侧流化学除磷,研究了3个不同侧流比(20%、25%和30%)对生物处理系统及潜在磷回收情况的影响。结果表明,在实施3种不同程度的侧流化学除磷下,对系统氨氮去除效果的影响较小;当侧流比为20%~25%时,系统脱氮除磷能力均有所提高,同时可实现28.50%~29.48%的磷回收;当侧流比增加到30%时,系统发生污泥膨胀并恶化。随侧流比增加,厌氧释磷量逐渐降低,系统微生物胞内合成PHA质量比逐渐减小,糖原质量比逐渐增加,系统SVI与污泥含磷率的变化趋势相反。同步侧流化学除磷导致系统微生物种群结构发生较大变化,与反硝化除磷相关的Dechloromonas菌属丰度由侧流前的1.96%增至7.95%,这有助于系统脱氮除磷效果的提高。在30%侧流比下,污泥中丝硫菌属的细菌占到4.32%,这是引起污泥丝状膨胀的主要原因。侧流比不宜过大,否则会失去高效磷回收优势,要实现可持续磷酸盐回收,最佳侧流比应控制在20%。     

黄水为碳源的颗粒污泥除磷机理研究

颗粒污泥作为近年来备受关注的一种生物处理技术,具有结构密实、沉降性好、生物相丰富且活性高等优点。为了了解好氧颗粒污泥除磷机理,以黄水为碳源的同步脱氮除磷颗粒污泥为研究对象,研究颗粒污泥的物理特性、除磷特性,重点研究颗粒污泥中磷的形态及含量,同时研究不同方法对颗粒污泥胞外聚合物(EPS)的提取效果及其对磷去除的影响,揭示该颗粒污泥的除磷机理,为城市污水利用同步脱氮除磷颗粒污泥实现高效低耗除磷提供理论与技术支持。