不同碳源条件下聚磷菌代谢特性

利用2套SBR系统在厌氧好氧交替条件下对聚磷菌(phosphorus accumulating organisms,PAO)进行富集,分别采用乙酸和丙酸作为碳源。通过对典型周期内磷酸盐,聚羟基烷酸(polyhydroxyalkanoates,PHAs),糖原和多聚磷酸盐变化情况的分析,探讨了不同碳源下,聚磷菌胞内碳源物质的代谢机理以及其对于生物除磷的影响。结果表明,以乙酸为碳源时,PHAs的合成量和分解量都要高于丙酸为碳源,且PHAs主要成分以聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)为主,污泥的比释磷速率和比吸磷速率都要高于丙酸为碳源的情况。     

亚硝酸对聚磷菌好氧吸磷抑制作用研究

为确定亚硝酸对聚磷菌好氧吸磷的抑制作用,利用批量实验研究了在不同pH下不同浓度的亚硝态氮对聚磷菌好氧吸磷过程的影响.实验结果表明,亚硝酸对聚磷菌好氧吸磷具有更直接的影响；亚硝酸质量浓度达到0.001 00 mg/L时,聚磷菌好氧吸磷即会受到50％的抑制.聚磷菌受到较低浓度的亚硝酸抑制时,其在无亚硝酸存在的环境中好氧吸磷能力基本能恢复.     

COD对强化生物除磷系统的影响及OUR的变化规律

以实际生活污水为研究对象,在SBR系统中采用厌氧/好氧运行方式,考察强化生物除磷(EBPR)系统中好氧阶段COD浓度对聚磷菌除磷性能的影响以及不同好氧阶段COD浓度下的OUR变化规律.实验分4个阶段进行,分别为不投加外碳源、厌氧结束时投加不同体积的乙酸钠作为外碳源,使COD分别提高50、100和300mg/L.4种工况...     

温度对SBR单级好氧生物除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,以丙酸钠作为单一碳源,分别设置温度为5、15、25、35℃的4组序批式反应器(R1、R2、R3、R4),考察了温度对单级好氧工艺除磷的影响。结果表明,稳定运行阶段,R1、R2、R3、R4出水磷浓度分别为4.05、2.17、1.34和0.11 mg/L,去除效率分别为61.5%、79.3%、87.2%和99.0%,吸磷速率分别为0.501、1.432、2.538和3.700mg P/(g VSS·h),即提高温度有利于磷的去除。此外,各反应器中多聚磷酸盐激酶(PPK)和外切磷酸盐酶(PPX)活性分别为0.093、0.213、0.376、0.549 U和0.010、0.019、0.029、0.025 U,导致吸磷速率和释磷速率随之增大,可知温度影响聚磷菌PPK和PPX的活性,从而影响除磷效果。静置阶段,聚磷菌体内储能物质糖原质和聚羟基脂肪酸酯基本保持不变,但各反应器均出现了释磷现象,聚磷作为主要供能物质,单位释磷量分别为1.95、6.42、9.90和9.56 mg P/(g TSS),提高温度可促进静置段聚磷分解提供能量,从而驱动好氧吸磷达到更好的除磷效果。     

CAST工艺不同运行模式对系统除磷性能的影响研究

采用循环式活性污泥法（CAST）处理人工配水，研究了3种不同运行模式下CAST工艺对磷酸盐的去除情况，分析了不同运行模式下每个周期内磷酸盐的变化规律以及CAST反应器的除磷途径，通过缺氧吸磷速率和好氧吸磷速率得到了3种运行模式下系统内反硝化聚磷菌占总聚磷菌的大概比例。研究表明：系统稳定后，3种运行模式下出水磷酸盐浓度的平均值分别为0．48、0．15和0．04mg／L，平均去除率分别为90．03％、96．91％和99．07％；CAST系统除磷是在传统聚磷菌和反硝化聚磷菌的共同作用下完成的，其中3种不同运行模式下系统内反硝化聚磷菌占总聚磷菌的大概比例分别81．1％、77．1％和79．7％。     

不同电子受体对聚磷菌吸磷性能的影响研究

采用人工配水,在厌氧/好氧交替运行的序批式活性污泥反应器(SBR)中,富集了全菌数量80%以上的聚磷菌(Candi-datus Accumulibacter Phosphates)。以此为基础,研究了O2及不同浓度NO3--N、NO2--N对聚磷菌吸磷的影响。结果表明,在一定的条件下,聚磷菌可以NO3--N和NO2--N为电子受体进行缺氧吸磷;NO3--N浓度对聚磷菌的吸磷速率影响很小;聚磷菌可以低质量浓度NO2--N(≤40mg/L)为电子受体,但不能以高质量浓度NO2--N(≥80mg/L)为电子受体,而且高浓度NO2--N对聚磷菌吸磷产生抑制甚至对细菌本身存在毒害;NO2--N为电子受体时,其抑制浓度和污泥本身以及外界条件都存在很大的关系,各个研究结论不尽相同,其影响过程有待进一步的探讨。     

剩余污泥在微氧条件下利用VFAs合成PHAs的工况优化

针对2种脱氮除磷工艺的剩余污泥,在微氧条件下,以花生渣厌氧发酵产生的VFAs为碳源,控制反应时间为5 h,DO≤0.2 mg·L~(-1),COD为650～750 mg.L~(-1),对比2种不同工艺的剩余污泥合成聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的量,并探究了增设前置曝气对微氧条件下剩余污泥合成PHAs的影响。结果表明,在微氧条件下,连续流中同步亚硝化反硝化脱氮除磷系统二沉池的剩余污泥(R1)和采用A~2O工艺的实际水厂的剩余污泥(R2)合成PHAs最高量分别为108.6 mg·g~(-1)和58.58 mg·g~(-1),R1比R2更具有合成PHAs的能力;在增设前置曝气实验中,曝气时间的延长和曝气量的增大均可促进PHAs的合成;当曝气气量为50 L·h~(-1)时,曝气20 min后,R1合成的PHAs最高为172.5 mg·g~(-1)。氧化还原电位(Eh)是微氧条件下PHAs合成过程中的重要指示参数,当Eh值为最低时,PHAs合成量最多。以上结果可为脱氮除磷工艺剩余污泥利用廉价碳源合成PHAs提供参考。     

两点进水在倒置AAO流程除磷中的作用

利用计算机仿真研究两点进水对倒置AAO流程除磷的作用,发现将污水按选择池进水流量与厌氧池进水流量的分配比(简称进水流量分配比)为1.0/0、0.9/0.1、0.8/0.2、0.7/0.3、0.6/0.4、0.5/0.5分流到选择池和厌氧池,会影响中等COD负荷(200~220 mg/L)下该流程的除磷效果。原因在于,污水分流到厌氧池虽然能提高厌氧池内乙酸浓度,但同时会因稀释作用而降低厌氧池及好氧池中聚磷菌的浓度,影响聚磷菌厌氧释磷及好氧吸磷的作用。两点进水对低COD负荷(140~180 mg/L)及高COD负荷(260~340 mg/L)下该流程的除磷效果无明显影响,前者因各反应池(除二沉池外)内聚磷菌浓度本身很低,后者则因各反应池内聚磷菌浓度本身很高,改变进水流量分配比不会改变这2种情况下各反应池内聚磷菌释磷或吸磷的强度。     

进水氨氮浓度对好氧/缺氧/延长闲置SBR脱氮除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,考察了不同进水氨氮浓度(20,40和60 mg/L)条件下好氧/缺氧/延长闲置SBR的脱氮除磷效果,并通过分析典型周期内氮磷元素及微生物体内各储能物质的变化,探究了进水氨氮浓度对好氧/缺氧/延长闲置SBR脱氮除磷性能的影响机理。结果表明,进水氨氮浓度为20,40和60 mg/L时,系统总磷(TP)去除率分别为96.6%、90.1%和81.8%,总氮去除率分别为93.1%、74.9%和60.0%。研究表明,进水氨氮浓度可影响好氧释磷与吸磷、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)合成、缺氧反硝化以及闲置段释磷。进水氨氮浓度越高,用于微生物生长的碳源越多,PHAs的合成量越少,则好氧段吸磷减少;较高的进水氨氮浓度使缺氧段反硝化不彻底,较多的硝态氮将抑制下一周期好氧段释磷,系统脱氮除磷性能减弱。     

A2/O工艺缺氧池中反硝化聚磷菌的比例、特性研究及菌株鉴定

用释磷/聚磷装置和微生物筛选、分离方法研究A2/O工艺缺氧池污泥,确定缺氧池中反硝化聚磷菌(DPB)的比例,筛选、分离得反硝化聚磷单菌株且对单菌株聚磷特性进行研究.结果表明,缺氧池中DPB占聚磷菌(PAO)的比例约为21.5%.从缺氧池分离得到的肠杆菌科、气单胞菌属和假单胞菌属都是DPB,而不动杆菌属仅是好氧PAO,葡萄球菌属和微球菌属仅是一种专职的反硝化菌.反应过程中同时存在O2和NO3时,肠杆菌科优先利用水中的O2进行聚磷;在缺氧环境中,肠杆菌科在COD为30mg/L时的聚磷效果优于COD为180 mg/L时的聚磷效果.可见DPB的反硝化和聚磷的特性与电子受体的存在形式和COD有密切关系.因此,改良传统A2/O工艺和研发同步反硝化聚磷装置时,必须控制缺氧反硝化聚磷单元中混合液的DO和COD.     

循环比对氧化沟脱氮除磷效果及磷转化途径的影响

在改良型氧化沟工艺的循环廊道内增设缓流板,以此改变循环廊道过流断面面积,进而调控循环比(循环廊道断面通过的循环流量和进水流量的比值)。利用胞内、胞外聚合物的分析及物料平衡的方法,研究了增设缓流板、调控循环比前后系统同步脱氮除磷效果和磷转化途径的变化及聚磷菌种含量的差别。结果表明,增设缓流板,循环比为27时,COD、NH+4、TN和TP的平均去除率分别为93.3%、87.1%、78.1%和96.0%,反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例为46.1%;而不设缓流板,循环比为241时,COD、NH+4、TN和TP的平均去除率分别为91.2%、82.7%、67.2%和86.4%,反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例为17.54%。综上可知,增设缓流板控制循环比,有助于提高反硝化聚磷菌的富集,有助于提高反硝化吸磷量,同时有助于提高氧化沟工艺的同步脱氮除磷效果。     

利用亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的筛选与富集

依据DPB原理,利用SBR动态反应器和静态释/聚磷装置.以A2/O工艺厌氧段污泥为种泥,研究以亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的筛选与富集,同时对选择、富集污泥的反硝化聚磷性能进行了考察.结果表明:利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌存在于A2/O厌氧段污泥中,通过厌氧/好氧和厌氧/缺氧方式运行后,聚磷菌总数由1400个/mL增加到32 000个/mL,其中反硝化聚磷菌占聚磷菌总数的比例也由14.5%提高到81%,磷酸盐和亚硝酸盐去除率分别由最初的8.65%和7.55%上升到91%和95.62%;筛选与富集利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌时,缺氧段进水COD的浓度须控制在10 mg/L以下;当体系处于稳定状态,且亚硝酸盐氮浓度高达30 mg/L时,并未对反硝化聚磷菌的生存产生抑制和体系运行产生干扰,此时磷酸盐出水低至1.06 mg/L.     

催化铁与生物法耦合除磷工艺特性

为了研究催化铁与生物耦合后对生物除磷特性的影响，实验采用人工配水用厌氧／好氧间歇流式富集培养聚磷微生物。对比发现，催化铁与生物耦合组中厌氧末段ORP降低了约60mV，pH值小幅度的上升（≤0．3），整个培养过程中铁离子的浓度开始快速增加，之后趋于稳定（约40mgFe／gMLSS）。对好氧末段污泥SVI值比较发现，耦合工艺污泥沉降性能得到改善。除磷曲线比较发现，耦合组中厌氧末段磷的释放量下降，而好氧阶段磷的吸收速率增加；胞内聚合物提取表明，耦合组厌氧末段聚磷菌细胞内PHA含量有提高，好氧末段糖原含量有下降。磷形态提取分析表明，耦合组好氧末段污泥中无机态PO3 4-- P含量更高。低浓度铁离子可以起到与生物耦合同步除磷的目的，本工艺长期运行未发现耦合体系中催化铁对除磷的抑制作用。     

改性生物质炭与聚磷菌联合去除废水中的磷

为了探索改性生物质炭与聚磷菌联合去除废水中磷的效果,将铁改性生物质炭以及聚磷菌投加入序批式废水处理装置中,间隙进水,间隔一定时间测定水中磷浓度随时间变化,并探讨不同水力停留时间、进水COD浓度以及初始磷浓度对联合除磷的影响。研究结果表明,铁改性生物质炭和聚磷菌联用能高效去除废水中磷,在30℃、水力停留时间6h、COD浓度280 mg·L~(-1)、初始磷浓度5 mg·L~(-1)并且持续曝气条件下,联合除磷效果最优,其磷去除率可达97.94%。铁改性生物质炭和聚磷菌联合能有效去除废水中磷,为废水除磷提供了新技术。     

催化铁与生物法耦合除磷工艺特性简

为了研究催化铁与生物耦合后对生物除磷特性的影响，实验采用人工配水用厌氧/好氧间歇流式富集培养聚磷微生物。对比发现，催化铁与生物耦合组中厌氧末段ORP降低了约60 mV，pH值小幅度的上升（≤0.3），整个培养过程中铁离子的浓度开始快速增加，之后趋于稳定（约40 mg Fe/g MLSS）。对好氧末段污泥SVI值比较发现，耦合工艺污泥沉降性能得到改善。除磷曲线比较发现，耦合组中厌氧末段磷的释放量下降，而好氧阶段磷的吸收速率增加；胞内聚合物提取表明，耦合组厌氧末段聚磷菌细胞内PHA含量有提高，好氧末段糖原含量有下降。磷形态提取分析表明，耦合组好氧末段污泥中无机态PO^3-₄-P含量更高。低浓度铁离子可以起到与生物耦合同步除磷的目的，本工艺长期运行未发现耦合体系中催化铁对除磷的抑制作用。     

硝酸盐浓度及投加方式对反硝化除磷的影响

采用SBR反应器，详细研究了硝酸盐浓度及其投加方式对反硝化除磷过程的影响。结果表明，缺氧环境下的反硝化吸磷速率与作为电子受体的硝酸盐浓度有很大的关系，硝酸盐浓度越高．吸磷速率越快。当硝酸盐浓度较低．不足以氧化反硝化聚磷菌细胞内的PHB从而导致体系反硝化除磷效率的下降。相同浓度的硝酸盐，采用流加的方式可以获得比一次性投加更高的反硝化吸磷速率。缺氧环境下，反硝化脱氮量与磷的吸收量成良好的线性关系．借助于反硝化聚磷菌，反硝化脱氮与除磷可在一种环境中完成，有效解决了废水中COD不足的问题．同时达到了节省能源和降低污泥产量的目的。     

巢湖低温高效聚磷菌的筛选及其特性

采用低温富集培养及混合平板分离技术,从巢湖底泥中分离筛选得到2株在低温下仍具有较高效能的菌株D3、D6,经过厌氧/好氧交替培养,2种菌株在低温下(8℃)的除磷率均达到80%以上。在低温下,研究了p H、微量元素对2株菌株生长及除磷率的影响,实验结果表明,2株菌都具有广泛的温度适应性,适宜其生长和除磷的p H为中性偏碱,微量元素的缺乏对2株菌株的生长和除磷效果有不同程度的不良影响。染色观察显示,厌氧培养时菌体内聚羟基丁酸(PHB)颗粒明显增多,转为好氧培养后异染颗粒增多,为典型的聚磷菌特征。经鉴定,2株菌均属假单胞菌属。     

荧光光谱与OUR联用表征内源呼吸过程

采用荧光光谱与耗氧速率(OUR)相结合的方法,探究了内源呼吸过程中微生物代谢状态变化的典型特征。结果表明,OUR变化率曲线中的拐点可以将内源呼吸划分为3个阶段。通过荧光光谱监测发现,在2~4 d时胞外聚合物(EPS)出现了突然增多的现象,疏松结合的胞外聚合物(LB-EPS)中峰A(Ex/Em=230 nm/(334~338)nm)、峰B(Ex/Em=(280~285)nm/(334~344)nm)的荧光强度分别升高了447%、128%,紧密结合的胞外聚合物(TB-EPS)中峰A、峰B的荧光强度分别升高了471%和128%,且COD的去除率在第4天达到最大为91.7%,表明位于此区域的微生物活性高、代谢状态好且污染物去除率高。LB-EPS和TB-EPS的荧光特性及OUR变化率可以指示内源呼吸3个不同阶段的变化,但TBEPS对内源呼吸过程的划分更为准确,而OUR变化率在实际操作中更具有意义。     

2种磷酸盐生长环境对同步去除与富集磷酸盐工艺的影响

针对同步去除与富集磷酸盐溶液的问题,研究了在低磷环境和低磷高磷交替环境下悬浮填料生物膜反应器的除磷能力和释磷能力,采用扫描电子显微镜(SEM)和高通量测序对第0、45和95天的污泥进行了表征。结果表明:低磷环境下好氧出水磷酸盐浓度稳定在0.5 mg·L~(-1)以下,厌氧阶段的最大释磷量为6.05 mg·L~(-1);在低磷高磷交替环境中,好氧出水磷酸盐浓度基本在0.5 mg·L~(-1)以下,富磷溶液浓度最高可达63 mg·L~(-1)。SEM结果表明,同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜反应器中的主要微生物是杆状菌。高通量测序结果表明:第0、45和95天的变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度分别为48.3%、57.1%和89.1%,占主导地位;而红环菌科(Rhodocyclaceae)的相对丰度分别为18.1%、19.0%和30.8%,是反应器中的优势菌科;动胶菌属(Zoogloea)是同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜工艺中的主要功能菌。在悬浮填料生物膜工艺中,低磷高磷交替的生长环境下培养的聚磷生物膜能够使好氧出水的磷酸盐浓度达到国家排放标准,并在厌氧阶段得到高浓度的磷酸盐富集溶液,且这种生长环境更适合聚磷微生物的生长。     

污水生物除磷若干影响因素分析

在系统阐述污水生物除磷机理的基础上,深入分析了微生物群体平衡、城市污水水质、环境因子以及工艺运行参数和运行方式等方面对生物除磷效果的影响.分析结果表明:生物除磷系统的溶解氧浓度不宜太高,一般好氧区DO＜2 mg/L,厌氧区DO＜0.2 mg/L;厌氧段存在硝酸盐对生物释磷有负面影响,缺氧段存在一定浓度的硝酸盐有利于生物聚磷;碳源必须充分、易降解;TKN/COD＜0.1的城市污水有利于生物除磷;pH偏碱性可提高生物除磷效率;低温对生物除磷效果影响不明显.