生物脱氮除磷工艺中的微生物及其相互关系

本文着重对近年来脱氮除磷微生物学方面的研究进展进行了综述 ,分析了生物脱氮除磷反应器中各类功能微生物间的相互作用关系 ,营养物代谢机理和对处理效率的贡献 ,讨论了脱氮除磷生物学应深入研究的一些问题。     

某污水厂A~2O和倒置A~2O工艺脱氮除磷性能分析

针对昆明市某污水处理厂A2O和倒置A2O工艺二级出水NO3-N和TP较高的问题,利用沿程分析和批式实验相结合的方法,对2套工艺进出水水量水质和沿程污染物转化进行分析,探究2套系统出水NO3-N和TP较高的原因。结果表明,污水厂进水水量变化不大进水污染物波动较大;A2O和倒置A2O工艺对有机物和NH3-N的去除效果较好,对有机物去除率分别达到90%和89.4%,对NH3-N的去除率分别为99.3%和98.6%。A2O缺氧池内碳源不足导致反硝化反应受到限制,倒置A2O优先利用进水中的碳源反硝化效果高于A2O,但其受到回流溶解氧(DO)的影响较大。2套系统平均污泥龄(SRT)长达27.6 d,不利于驯化聚磷菌,因而在系统中几乎没有强化生物除磷。通过实际运行分析,SRT小于17 d时出水氮磷相对较好。     

新型生物质碳源的制备及其污水脱氮除磷效果

为给城镇污水处理厂生物脱氮除磷提供一种新的碳源选择和开辟蓝藻资源化利用新途径,以工业碳源乙酸钠为对照,探究了从蓝藻中提取的高碳低氮磷有机物为核心的新型生物质碳源脱氮除磷效果,并分析了添加2组碳源后的微生物群落特征。结果表明,与乙酸钠碳源相比,新型生物质碳源对COD的去除效果保持稳定,平均去除率高达91.7%;新型生物质在碳源投入反应器初期时,反硝化潜力及释磷潜力较低导致NH₃-N、TN、TP和PO₄³⁻-P的去除率较低;随着反应器运行至后期,反硝化潜力和释磷潜力稳步提升,NH₃-N、TN、TP和PO₄³⁻-P去除率逐渐上升,最终可达90%以上,对系统中的NH₃-N、TP的去除效果良好,且反应器中微生物丰度较高。本研究制备的新型生物质碳源具有生产原料绿色、安全、无毒和环保的特点,其生产方法精简高效,适用于大规模工业化应用,且脱氮除磷效果好,具有非常广泛的应用前景及推广价值。     

改进型A~2/O工艺处理城市生活污水的脱氮除磷效能研究

在分析传统A2/O工艺缺陷的基础上,提出了一种改进型A2/O工艺。为了防止回流污泥中的硝酸盐进入厌氧区,在传统A2/O工艺的厌氧区后面增加一个体积较小的缺氧选择池,回流污泥进入缺氧选择池,并进行反硝化消耗回流污泥中的硝酸盐;同时,在缺氧区通过反硝化除磷实现"一碳两用"。结果表明,改进型A2/O工艺有较好的脱氮除磷效果,在COD为298mg/L、TN为55mg/L左右、TP为7mg/L左右时,系统对COD、TN、TP的平均去除率分别为88.44%、77%、95%。     

传统活性污泥工艺增强脱氮除磷功能的措施

传统活性污泥工艺以BOD、COD和SS为主要去除对象,对氮氮和磷的去除量很小.针对采用此类工艺的城市污水处理厂的现状,提出了增加脱氮除磷功能的一些措施,提供在城市污水处理厂改造工程中的参考.     

分点进水对倒置A~2/O工艺脱氮除磷效果的影响

在传统A2/O工艺基础上,提出了将缺氧池置于厌氧池前面的分点进水倒置A2/O工艺。通过改变α(进入厌氧区的污水分量)与β(进入缺氧区的污水分量)的比例,考察对倒置A2/O工艺脱氮除磷效果的影响。实验结果表明,当α:β为7∶3时,达到最佳的脱氮除磷效率,分别为74.3%和71.2%。     

不同浓度外加碳源对A~2/O系统的冲击及修复前后脱氮除磷效果研究

以啤酒废水作为外加碳源,研究了不同浓度外加碳源对A2/O系统的冲击情况,并通过调节工艺参数对系统进行修复,对比了修复前后系统的脱氮除磷效果。结果表明,投加低浓度(COD为50mg/L)外加碳源没有影响系统的正常运行,且有助于提高系统的脱氮除磷效率;用COD为150mg/L的啤酒废水对系统进行冲击时,总氮、氨氮、总磷和COD的去除率均有所下降,依次下降了31.53、16.38、7.61、10.19百分点;经过修复后,与冲击前相比较,各分析指标的去除率略有降低。用高浓度(COD为250mg/L)的啤酒废水冲击A2/O系统,冲击期间各分析指标显著下降,且产生轻微的污泥膨胀,修复后各分析指标去除率依次降低了11.75、9.56、21.20、20.79百分点。实验表明,啤酒废水可以作为外加碳源用以调节系统的C/N,且A2/O系统对浓度变化的冲击具有一定的抵抗力。     

A~2/O＋硫磺填料柱组合工艺脱氮除磷的效果

以某城市污水厂进水为研究对象,采用A2/O＋硫磺填料反应柱组合工艺,考察其对COD、总氮、总磷以及溶解性磷处理效果的改善。组合工艺出水水质稳定后,连续运行55 d,并对工艺的出水进行常规指标分析。结果表明：组合工艺的脱氮除磷效果较单个A2/O工艺都得到了较大的改善,而COD去除效果变化不大。A2/O系统对COD有良好的去除效果,出水的COD平均去除率能达到94%;TN和TP去除效果相对较差,出水平均去除率分别为60%和57.4%。经硫磺填料反应柱的脱氮除磷作用,系统出水TN去除率提高到84%,TP去除率提高到69.8%,COD去除率变化不大,升高到95.3%。     

分子生态技术对厌氧脱氮除磷微生物优势菌群的鉴定

应用分子生态克隆技术,直接对A/O反应器所驯化培养的厌氧脱氮除磷微生物样品进行主要功能菌群的分子生态学鉴定。通过克隆文库的序列分析,发现驯化培养后厌氧污泥样品中的优势菌群主要是Azospirillum和Selenomonas两个属。这一结果表明,厌氧反应器中的某些红螺菌科和氨基酸球菌科的微生物,可能是在厌氧条件下对氮磷同时降解起关键作用的功能菌群。     

PCR-DGGE技术解析A2/O工艺好氧单元中微生物群落结构

应用PCR-DGGE方法,追踪了汉沽工业废水处理中好氧工艺的活性污泥系统中微生物群落结构动态变化过程及其微生物群落结构组成。研究结果表明:系统中的微生物群落结构随水质变化而变化,随着培养时间的延长,微生物群落结构趋于稳定,分别属于5大类群,与γ、δ、α、ε变形杆菌(Proteobacterias)、芽孢杆菌(Bacilli)的亲缘关系较近。其中γ变形杆菌是该废水处理过程中的主要菌群,包括Pseudomonas sp.、Rheinheimera sp.、Citrobacter sp.、Klebsiella sp.、Enterbacte-riaceae、Stenotrophomonas maltophilia、Acinetobacter。在整个系统中uncultured Pseudomonas sp.、Halobacillus sp.、Pseudomonassp.、Pseudomonas stutzeri、Acinetobacter sp.可稳定存在于系统中,为该污水处理系统中的优势微生物。因此,提高Halobacillussp.、Pseudomonas sp.、Pseudomonas stutzeri、Acinetobacter sp.菌属在系统中的数量和质量,有利于提高废水生化处理的效果。     

PCR-DGGE技术解析A~2/O工艺好氧单元中微生物群落结构

应用PCR-DGGE方法,追踪了汉沽工业废水处理中好氧工艺的活性污泥系统中微生物群落结构动态变化过程及其微生物群落结构组成。研究结果表明：系统中的微生物群落结构随水质变化而变化,随着培养时间的延长,微生物群落结构趋于稳定,分别属于5大类群,与γ、δ、α、ε变形杆菌（Proteobacterias）、芽孢杆菌（Bacilli）的亲缘关系较近。其中γ变形杆菌是该废水处理过程中的主要菌群,包括Pseudomonas sp.、Rheinheimera sp.、Citrobacter sp.、Klebsiella sp.、Enterbacte-riaceae、Stenotrophomonas maltophilia、Acinetobacter。在整个系统中uncultured Pseudomonas sp.、Halobacillus sp.、Pseudomonassp.、Pseudomonas stutzeri、Acinetobacter sp.可稳定存在于系统中,为该污水处理系统中的优势微生物。因此,提高Halobacillussp.、Pseudomonas sp.、Pseudomonas stutzeri、Acinetobacter sp.菌属在系统中的数量和质量,有利于提高废水生化处理的效果。     

水解酸化-A~2O污泥减量工艺的运行性能研究

生物处理单元采用水解酸化、多级串联接触曝气、连续流的除磷脱氮A2/O工艺,并辅以外排厌氧富磷污水侧流除磷,开发了一个新型的具有强化除磷脱氮功能的污泥减量HA-A/A-MCO工艺。用该工艺处理校园生活污水发现,在SRT60 d、进水COD 316~407 mg/L、NH4+-N30~40 mg/L、TN35~53 mg/L、TP 8~12 mg/L的条件下,出水COD≤18 mg/L、NH4+-N≤2.1 mg/L、TN≤10.3 mg/L、TP≤0.44 mg/L。研究还发现,水解酸化池处理产生的VFA能有效促进生物除磷脱氮,导致厌氧释磷量达57 mg/L,进入化学除磷池的侧流液量仅相当于进水量的13%;系统最主要的脱氮形式是SND和缺氧反硝化,SND脱氮占脱氮总量的50%,缺氧反硝化占26%;HA-A/A-MCO系统有效实现了生物相分离,并利用生物捕食作用获得较低的污泥产率,0.1 g MLSS/g COD。     

高原生活污水多阶折流A2O处理工艺优化运行与磷去除特性

为探究适应高原环境且出水稳定达标的城镇污水低碳处理工艺,在拉萨某污水处理厂内搭建多阶折流A²O一体化中试装置,针对实际生活污水,考察了装置启动及参数优化过程中的脱氮除磷性能,并结合污泥磷含量对工艺磷去除特性进行了分析。结果表明：通过调整工艺参数可优化厌氧释磷和反硝化除磷的反应状态,当进水量为3 m³·d⁻¹,气水比、污泥内回流比和污泥外回流比分别为20、4.5和9.5时,在连续运行 95 d不排剩余污泥状态下,出水COD、TN、NH₄⁺-N和TP分别为(26.1±12.9)、(7.3±1.6)、(1.2±0.6)和(0.9±0.1) mg·L⁻¹,反硝化除磷是磷的主要去除途径。多阶折流A²O工艺单位质量污泥TP含量相较西藏污水厂平均水平高60%,具有更强的储磷能力,随着单位质量污泥TP含量和污泥量的增加,系统可储磷总量不断提高。     

超声破解污泥影响因素分析

超声破解是促进污泥快速厌氧消化的一项新技术,不仅超声波参数直接影响污泥破解效果,而且污泥性质和辅助条件也影响污泥破解效果.以污泥溶解性化学需氧量增加值(SCOD )和污泥破解度(DDSCOD)为评价参数,通过超声破解不同性质污泥试验,得出污泥的初始温度、pH值和污泥浓度等参数对污泥破解效果起重要作用.增加搅拌和曝气辅助条件破解污泥的试验,得出间歇搅拌和曝气能增强污泥超声破解效果.     

同步化学除磷对A2/O工艺除污染效能与活性污泥性能的影响

考察了A2/O同步化学除磷工艺中Al2（SO4）3投加量对TP、COD、NH4+-N和TN的去除率与活性污泥性能的影响。结果表明,常温（18~32℃）条件下同步化学除磷最适宜的Al2（SO4）3投加量为铝、磷摩尔比0.5：1,此条件下出水TP、COD、NH4+-N和TN浓度均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准。研究同时发现,Al2（SO4）3投加后,活性污泥的沉降性能和污泥活性均有所增强,其中SVI值由93.8 mL·g-1降至81.3 mL·g-1,Zeta电位由-5.5 mV降至-11.8 mV,胞外聚合物EPS含量增加了59.9%,蛋白质与多糖的比例由5.2降至2.1,比耗氧速率由4.2 mg·（g·min）-1升高到6.7 mg·（g·min）-1（以MLSS计）。微生物菌群结构分析结果表明,投药后污泥中微生物种类由投药前的8种减少为6种,硝化菌和反硝化菌比例有所降低,聚磷菌比例升高为6%。在低温（0~10℃）条件下,Al2（SO4）3投加量需有所增加,当铝、磷摩尔比为1：1时,反应器出水TP、COD、TN和NH4+-N浓度方可达到一级A标准。     

A2O工艺中雌激素的行为变化和去除机理

研究了厌氧-缺氧-好氧(A2O)活性污泥工艺对生活污水中天然雌激素雌酮(Estrone,E1)、17β-雌二醇(17β-Estradiol,E2)以及17α-乙炔基雌二醇(17α-Ethynylestradiol,EE2)的去除性能。在对COD、N和P具有良好去除效果的前提下,对E1、E2和EE2的去除率可分别达到92.7%、100%和62.7%。通过对各反应单元内3种雌激素的物料平衡分析,表明A2O工艺对雌激素的去除主要发生在厌氧段和好氧段。以失活污泥作为对照组,好氧硝化过程中雌激素去除的小试实验发现,好氧过程中E1、E2的去除主要依靠生物降解作用,而EE2的去除则主要依赖于活性污泥对其的吸附作用。     

不同污泥负荷下SBR处理游泳馆污水的微生物群落的演变

污泥负荷直接影响微生物的生长模式,当污泥负荷发生变化时,短时间内微生物群落结构将发生明显变化.为了研究污泥负荷冲击对SBR系统内活性污泥微生物群落结构的影响,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,对不同污泥负荷冲击时,SBR处理游泳馆污水中的活性污泥微生物进行了考查.研究表明,在不同污泥负荷冲击的条件下,以MBR污泥为接种污泥,SBR工艺处理游泳馆污水系统内活性污泥微生物群落结构变化明显,多样性指数随着污泥负荷升高而逐渐增加并趋于稳定,但污泥冲击负荷过高多样性指数反而下降, SBR系统内微生物菌种大部分为未经培养菌种,肠杆菌属、甲苯单胞菌属以及γ-变形菌纲细菌等.微生物通过对不同负荷阶段环境条件的适应及演变,逐渐形成了适应相应污泥负荷的微生物种群.     

污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷及微生物群落结构的影响

为考察污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化的影响,以餐厨垃圾为基质,设置4种不同接种比(inoculum to substrate ratio, ISR)的批次实验,以得到不同酸化程度的厌氧消化体系;检测空白组、餐厨垃圾对照组和生物炭实验组的产甲烷情况和微生物群落结构的变化。结果表明：当ISR=2时,生物炭对餐厨垃圾厌氧消化效果不明显;当ISR=0.5时,生物炭使其停滞期缩短28.9%左右;ISR越小,生物炭对酸化停滞时间缩短以及产甲烷速率提高的效果越明显。同时,生物炭可以促进Chloroflex,Proteobacteria,Bacteroidetes的生长,从而提高厌氧消化中间产物的产生。当ISR较大时,厌氧消化系统的产甲烷途径以乙酸利用型为主,投加生物炭可以促进乙酸型产甲烷;随着ISR减小,产甲烷途径有逐渐向氢利用型转变的趋势,同时Methanosacrina逐渐替代Methanosaeta利用乙酸产甲烷。本研究结果可为污泥基生物炭在餐厨垃圾厌氧消化的实际应用提供参考。     

Cu2+、Zn2+对生物脱氮系统的影响

Cu²⁺和Zn²⁺是污水处理工艺中经常遇到的金属离子。在驯化好的活性污泥系统中,研究了金属离子Cu²⁺和Zn²⁺在0～100 mg/L浓度下对活性污泥生物脱氮系统的影响。试验发现Cu²⁺＞5 mg/L、Zn²⁺＞30 mg/L时,对硝化过程具有明显的抑制作用,在同样浓度的试验条件下Cu²⁺对硝化过程的抑制作用比Zn²⁺大。Cu²⁺≤0.5 mg/L时对反硝化过程具有一定的促进作用,有助于提高TN的去除效果;Cu²⁺＞0.5 mg/L时,对反硝化产生抑制作用,随着浓度的增加,TN去除率逐渐下降。Zn²⁺不影响反硝化过程,仅在大于30 mg/L时,对硝化过程产生抑制作用。重金属Cu²⁺对生物脱氮系统的影响明显强于Zn²⁺。