一株非发酵反硝化聚磷菌的筛选及其代谢模式研究

利用活性污泥与生物膜复合系统富集反硝化聚磷菌(DPB)并进行了功能菌的筛选及反硝化聚磷实验,考察了乙酸、PO43--P和NO3--N、PHB和糖原的变化,分析了厌氧和缺氧代谢模式以及PHB在此过程中所起的作用.结果表明,分离到的YB菌株与脱氮副球菌属最相似,是一类非发酵的反硝化聚磷菌.厌氧阶段,YB菌株合成1mg的PHB释放0.11mg的P,作为非发酵菌,合成PHB所需要的能量ATP大部分来自聚磷酸盐的释放.缺氧阶段,YB菌株分解1mg的PHB聚集0.15mg的P,PHB分解产生的ATP多用于聚磷过程;与以前报道的聚磷菌在厌氧和缺氧条件下的代谢模式不同.厌氧阶段聚磷酸盐的释放将影响PHB的合成,进一步影响反硝化聚磷效果,因此认为应重点跟踪△P/△PHB和△NO3--N /△PHB,而不是△P/△COD、△NO3--N /△COD或者△P/△NO3--N.     

厌氧-缺氧下反硝化除磷对低碳污水的处理性能研究

采用厌氧-缺氧条件运行的序批式移动床生物膜反应器,考察了NO3--N进水浓度及其投加方式对低碳废水(COD=200mg/L)反硝化除磷的影响.经驯化后,反硝化聚磷菌(DPB)在总聚磷菌的份额从15.7%增长到71.3%,富集了DPB.NO3--N的浓度对处理有较大影响.在NO3--N为30mg/L(即C/N=6.7:1)时,COD、PO43--P和NO3--N的去除率分别为97.8%、82.0%和81.2%,实现低碳污水的高效处理.NO3--N较低或较高浓度(20mg/L和40mg/L)时,缺氧段吸磷不充分,PHB由厌氧开始时的2.2mg/g左右分别积累至5.1mg/g和3.5mg/g,影响下一周期磷的释放.1次投加、2次投加和连续流加NO3--N,除对缺氧初期的反硝化吸磷速率有影响外,对反硝化除磷的效率影响不明显.     

利用亚硝酸盐的反硝化除磷菌及影响因素

反硝化聚磷菌(DPB)是一类能够在厌氧状态下释磷,缺氧存在硝酸盐(NO3-)或亚硝酸盐(NO2-)的情况下聚磷,并同时反硝化的聚磷菌。实验证明:传统A2/O工艺缺氧段污泥确实存在利用亚硝酸盐的反硝化聚磷菌,PO、PON和PONO各占聚磷菌的40.7%、38.5%,20.8%。最佳的进水C/N/P为16∶4∶1且COD<200mg/L;pH值为7～7.5。聚磷菌在ORP<-80mV开始吐磷,在ORP值在-150mV左右能较好地吐磷,投加亚硝盐使ORP>-80mV,开始反硝化聚磷。     

A~2/N-SBR工艺短程反硝化除磷脱氮研究

以生活污水作为处理对象,研究了双污泥短程硝化-反硝化除磷工艺A2/N-SBR长期反硝化除磷脱氮的性能,考察了典型周期系统运行效果,并探讨短程反硝化聚磷菌代谢机制。结果表明:A2/N-SBR工艺长期稳定运行有机物去除及脱氮除磷性能良好;典型周期内NO-2-N和TP出水浓度分别为0.53 mg/L和1.14 mg/L,TP去除率达88.8%;厌氧释磷阶段COD和胞内糖原浓度分别减少107.21 mg/L和76.81 mg/L,内碳源PHB含量增加150.88 mg/L,厌氧末期TP浓度是初始TP浓度的2.6倍,缺氧吸磷阶段TP和NO-2-N去除率分别为94%和96%。A2/N-SBR工艺脱氮除磷效果显著且稳定性强,短程反硝化聚磷菌吸磷反应的电子供体PHB的合成来自外碳源和糖原。     

DPB污泥浓度对反硝化除磷的影响

为了进一步了解反硝化聚磷菌（DPB）污泥质量浓度（MLSS）对反硝化除磷过程的影响,进行一系列厌氧、缺氧模拟试验．研究考察DPB污泥的MLSS对厌氧释磷、缺氧反硝化吸磷的影响。结果表明：MLSS越高,释、吸磷速率及反硝化速率越高;MLSS对释、吸磷比速率和反硝化比速率的影响较小;厌氧总释磷量由污水中可利用COD的多少决定,DPB污泥的MLSS只影响到达释磷平衡的时间：污水中含氮量偏低引起反硝化吸磷段NO3^-不足时,DPB污泥厌氧释磷量高于反硝化吸磷量．MLSS越高经缺氧反硝化吸磷处理后水中含磷量越高。     

ABR-MBR反硝化除磷工艺的启动及稳定运行

以低C/N值生活污水为处理对象,重点考察了以厌氧/缺氧(A/A)运行的ABR耦合好氧MBR系统启动过程中脱氮除磷特性及系统长期运行的稳定性。结果表明,控制ABR容积负荷(VLR)为0.8 kg·(m3·d)-1,污泥回流比为80%,硝化液回流比从150%逐步提升稳定至300%,反硝化除磷功能区污泥停留时间(sludge retention time,SRT)为25 d,MBR溶解氧(DO)为1~2 mg·L-1,温度为30℃±2℃,于46d成功富集了反硝化聚磷菌(denitrifying phosphorus bacteria,DPBs),净释磷量为20.56 mg·L-1,净吸磷量达到27.74 mg·L-1,批次实验表明约84.8%的聚磷菌(PAOs)能够利用NO3--N作为电子受体进行反硝化除磷。启动成功后稳定运行50d,对COD、NH4+-N、TN和PO43--P的平均去除率分别为91.8%、99.0%、71.5%和94.2%,系统缺氧反硝化除磷去除1 mg·L-1的PO43--P,同步消耗约0.83 mg·L-1的NO3--N,满足同步脱氮除磷的要求。     

一体化工艺中反硝化聚磷菌比例测定研究

反硝化聚磷菌可以在缺氧条件下利用硝酸盐氮和亚硝酸盐氮作为电子受体完成吸磷过程,确定反硝化聚磷菌比例对于强化反硝化除磷作用具有重要意义。从一体化活性污泥工艺中取污泥混合液,加入蔗糖合200mg/LCOD后进行厌氧搅拌,2h后将厌氧污泥分成三等份,其中两份分别加入10mg/LNO3--N、10mg/LNO2--N后缺氧搅拌2h,另一份用充氧仪曝气2h。根据厌氧、缺氧/好氧交替过程中不同电子受体下的除磷量,可以简便的确定反硝化聚磷菌在全部聚磷菌中的比例,结果表明该一体化工艺中反硝化聚磷菌在全部聚磷菌中的比例达到98.92%。     

同时硝化/反硝化除磷工艺的脱氮除磷效能

为实现同时硝化/反硝化除磷(SNDPR),在序批式活性污泥反应器(SBR)中,采用厌氧/好氧和厌氧/缺氧/好氧2种运行模式驯化污泥,并考察了厌氧/低氧模式下SNDPR过程中COD、PHB、TP、TN、DO和电化学参数的变化规律。结果表明,经2阶段驯化,反硝化聚磷菌比例提升至85.9%,硝化速率达5.97 mg(/L.h),实现了反硝化除磷菌和硝化菌的良好共存;在厌氧/低氧模式下,SNDPR对低碳城市污水具有良好脱氮除磷效果,TP、TN和COD去除率达到93.7%、79%和87.7%;PHB与COD降解、TN降解和TP吸收有良好的相关性,也是SNDPR过程的碳源驱动力;pH和ORP曲线上"谷点"预示厌氧释磷结束,pH曲线"折点"指示SNDPR结束。     

低碳源下反硝化除磷菌培养及试验研究

研究通过对具有脱氮除磷效果的活性污泥进行强化培养,使得其中的反硝化聚磷菌成为优势菌种,实验研究表明在缺氧条件下反硝化聚磷菌的吸磷量取决于在厌氧条件下释磷量,在相对较高COD浓度下反硝化聚磷菌释磷效果较相对低浓度好,如果足够碳源和硝态氮同时存在的情况下反硝化聚磷菌优先选择碳源作为吸磷的电子受体,低碳源情况下就会选择硝态氮作为电子受体,达到同步反硝化除磷效果,提高了碳源的利用效率。     

不同反应时间内碳源转化对反硝化除磷的影响

以A~2/O-生物接触氧化(BCO)系统反硝化除磷活性污泥为研究对象,通过投加适宜的碳源(乙酸钠,折合COD为200mg/L)和NO_3--N(30mg/L),考察了反硝化聚磷菌(DPAOs)在不同厌/缺氧反应时间下的内碳源转化利用情况对脱氮除磷特性的影响.结果表明:厌氧反应时间为90min时,聚羟基脂肪酸酯(PHA)的合成量最大,释磷基本结束;厌氧时间过长(120,150min)导致PHA的无效损失,会直接影响缺氧反硝化除磷作用,且对于吸磷作用的抑制明显强于硝酸盐反硝化作用.厌氧释磷良好的条件下,缺氧反应120min时PHA消耗量较大,内碳源利用充分,氮磷去除完全;缺氧时间过短(60min)则反应不完全,时间过长(180,240,300min)会导致糖原(Gly)部分降解,间接影响反硝化除磷作用,不利于反应的长期进行.此外,在短期试验中,因厌氧时间过长造成的PHA无效损失,对反硝化除磷作用的影响明显大于缺氧时间设定过长时Gly的降解.     

不同电子受体对反硝化除磷菌缺氧吸磷的影响

利用厌氧/缺氧/好氧交替运行模式培养和富集反硝化除磷污泥,通过在缺氧段分别投加不同浓度的硝酸盐和亚硝酸盐,进行了反硝化除磷菌（DPB）在不同电子受体条件下的缺氧吸磷试验.结果表明,在保证有足够的硝酸盐电子受体的情况下,DPB的缺氧吸磷速率几乎不受硝酸盐浓度的影响,在试验条件下,缺氧阶段每消耗1 mg NO^-₃-N吸收约1 mg PO^３－_４-P;在一定浓度条件下,亚硝酸盐能够作为电子受体参与DPB反硝化吸磷,DPB在较低亚硝酸盐浓度（NO^-₂-N在5～20 mg/L范围）下的缺氧吸磷速率高于以硝酸盐为电子受体时的缺氧吸磷速率,并且缺氧吸磷速率在这个范围内随NO^-₂-N浓度的升高而降低;亚硝酸盐对DPB缺氧吸磷的抑制程度随其浓度的增加而增强,当NO^-₂-N≥35 mg/L时,DPB的缺氧吸磷反应几乎完全停止.     

SBR工艺中反硝化除磷特性研究

在ＮＯ^-₃-N/COD为0.04、0.095、0.125和0.27条件下,采用SBR反应器研究了反硝化除磷的特性.试验表明,污染物与控制参数（pH、ORP、 DO）具有良好的相关性.在搅拌阶段,ORP可以指示是否发生了反硝化聚磷反应;在好氧阶段,上述3个参数都可以监测TN浓度的低谷（NAS point）,但是pH最为灵敏.在NAS point排放上清液,能提高反应器的效率和出水水质.在反硝化聚磷的过程中,反硝化聚磷菌（DPBs）首先快速将ＮＯ^-₃-N转化为某种中间产物,然后再将该产物逐渐转化为N₂.有机碳源对DPBs的除磷能力有较大影响,当ＮＯ^-₃-N/COD大于0.095时,随着比值的升高,DPBs除磷能力增强.结果表明,为取得良好的反硝化除磷效果,ＮＯ^-₃-N/COD应不低于0.125.     

反硝化除磷工艺实现亚硝酸盐积累的参数优化

为促进反硝化除磷与厌氧氨氧化工艺的耦合,实现污水氮、磷的同步高效去除,构建序批式反应器(Sequencing batch reactor,SBR),优化了反硝化除磷工艺实现亚硝酸盐积累的工艺参数.SBR在厌氧-缺氧-微好氧运行条件下,缺氧段投加模拟硝酸盐工业废水逐步实现了反硝化除磷过程的亚硝酸盐积累.结果表明,经过142d的培养驯化,在进水C/P比为55时,缺氧段引入NO₃^--N浓度为23mg/L时,亚硝酸盐积累率为51.01%,NO₃^--N→NO₂^--N转化率为40.22%,硝酸盐去除率为72.14%,PO₄^3--P去除率最高达88.17%.出水COD浓度低于25mg/L,COD去除率维持在90%以上.微生物群落结构分析表明,拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)为系统内优势菌门.通过参数优化实现了聚磷菌的驯化,Candidatus Accumulibacter为代表的反硝化聚磷菌丰度增加(累积丰度由1.49%增加到5.08%),以Candidatus Competibacter为代表的反硝化聚糖菌丰度增加更为明显(累积丰度由1.02%增加到15.49%),聚磷菌与聚糖菌的共同作用有利于实现除磷过程的亚硝酸盐累积.     

进水C/N对富集聚磷菌的SNDPR系统脱氮除磷的影响

为了解富集聚磷菌(PAOs)的同步硝化反硝化除磷(SNDPR)系统的脱氮除磷特性,采用延时厌氧(180min)/低氧(溶解氧0.5~1.0mg/L)运行的SBR反应器,以实际生活污水为处理对象, 通过投加固态乙酸钠调节进水C/N值(约为11,8,4,3),考察其对系统脱氮除磷特性及同步硝化反硝化(SND)脱氮率的影响.结果表明:C/N对系统的除磷性能没有影响,出水PO43--P浓度均稳定在0.3mg/L左右,这是由于系统内聚磷菌(PAOs)含量高,且在低氧段可同时发生好氧吸磷与反硝化吸磷.随着C/N的增大,出水NH4+-N浓度升高,C/N下降时,出水NO3--N浓度升高.此外,随着C/N的减小,厌氧段反硝化所消耗的COD占进水COD的比例增大,SND可利用的内碳源-PHAs储存量减少,但PHV的利用率增加;当C/N为4~8时,SND现象最明显,SND脱氮率达50.8%,而其它C/N条件下,SND脱氮率都有相应程度的减弱.C/N为8时,系统出水综合指标最好,TN去除率高达80.8%.     

C/N比对反硝化除磷效果的影响

在厌氧 缺氧 (A2 )SBR反应器中考察了C N比对反硝化除磷效果的影响 .结果表明 :C N比对反硝化除磷系统的运行效果影响很大 ,控制C N比实际上就是控制了系统中反硝化菌和反硝化除磷菌 (DPB)这两类菌的优势生长 .要想获得理想的反硝化除磷效果 ,应尽可能使外碳源和硝酸盐不在同一时间内共存 ,否则需调整二者的比例才能获得氮、磷的完全去除 .本试验条件下 ,当MLSS约为 3g·L- 1 、SRT约为 14d ,若进水中耗氧有机物 (以COD计 )、NO- 3 N和可溶性P的质量比约为 2 5 0∶60∶8,系统的运行效果达最佳 ,去除N、P所需的耗氧有机物 (以COD计 )最少     

内循环对A2/O-曝气生物滤池工艺脱氮除磷特性影响

在原水温度为15℃和C/N为4.9的条件下,以实际生活污水为研究对象,重点考察了内回流比为100%、200%、300%和400%时小试规模A2/O-曝气生物滤池工艺脱氮除磷特性.结果表明,该生化系统可实现有机物、氮和磷的同步深度去除.在总HRT为8.0 h、SRT为15 d、污泥回流比为100%和MLSS为4.0 g·...     

双污泥SBR工艺反硝化除磷脱氮特性及影响因素

以生活污水为处理对象,研究了双污泥A2NSBR工艺反硝化除磷脱氮特性,重点考察了进水C/P和C/N及HRT的影响作用;同时基于DO、ORP和pH的典型变化规律,验证它们作为反硝化除磷过程控制参数的可行性.结果表明,在本试验条件下, P的去除率随着进水C/P的升高整体呈现上升趋势.当进水C/P≥19.39左右时,系统可维持优良的除磷效果;而当进水C/P降至15.36以下时,系统除磷效果呈恶化趋势.另一方面, A2NSBR在低C/N条件下仍可获得相对良好的除磷率,但易导致反硝化脱氮率的下降. C/N的升高增加了聚磷菌厌氧阶段合成PHB的量,继而提高最终的脱氮和除磷效果;但C/N过高将使厌氧段未反应完全的过剩碳源滞留到缺氧段,优先支持反硝化异养菌(ordinary heterotrophic organisms, OHOs)的反硝化反应而减少了缺氧阶段DNPAOs可利用的电子受体数,致使缺氧除磷效果恶化.此外, A2NSBR拥有2套完全独立的SBR,较利于建立以DO、ORP和pH为参数的过程控制体系.     

强化生物除磷体系中的反硝化除磷

 采用SBR反应器,研究了以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程.结果表明,反硝化聚磷菌存在于传统的强化生物除磷体系中.厌氧段磷的释放和COD的消耗成线性关系.通过厌氧/好氧交替运行方式,反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例从13.3%上升到69.4%.稳定运行的厌氧/缺氧SBR反应器具有良好的强化生物除磷和反硝化脱氮性能,缺氧结束时体系中磷浓度小于1mg/L,除磷效率大于89%.     

碳磷比对SND过程污染物去除及N2O释放的影响

以两个平行运行的SBR反应器为研究对象,研究了碳磷比对同步硝化反硝化过程中污染物去除及温室气体N2O释放的影响.结果表明:系统对COD和氨氮的去除率均能达到90%以上,总磷和总氮去除率随碳磷比的降低而提高,这是由于低碳磷比下聚磷菌得到富集,同时部分聚磷菌利用NO3-和NO2-为电子受体吸收磷,从而实现脱氮除磷的同步提高.系统的N2O释放量随碳磷比的降低而降低,低碳磷比下N2O释放量仅为高碳磷比的76%.低碳磷比下N2O释放量的减少主要是由于异养反硝化过程对N2O释放的贡献降低导致的.