新型GS-MBR工艺生物强化除磷试验研究

采用新型GS-MBR对校园污水生物强化除磷效果进行了试验研究。小试装置采用全泥龄操作，正常运行92d。SBR运行条件为厌氧5h，好氧5h，沉淀1h，出水与进水合计1h，进水COD、NH4^＋—N、TP和TN分别为202-550mg/L、7．66～16．46mg／L、1．25～3．28mg／L和10．56-38．26mg／L，去除效率平均分别为95，2％、95％、96．4％和50．5％。进水COD／TP=148，出水磷浓度仅为70μg/L。分析表明：进水COD／TP是本装置生物强化除磷的关键因素，在进水COD／TP较高的条件下，无需排泥也能达到强化除磷的目的。此外，膜污染以无机盐为主，酸洗效果优于碱洗。

不同碳源对SBR系统生物强化除磷的影响

分别对比研究了以乙酸钠、葡萄糖和淀粉为SBR系统碳源时,系统对废水中总磷的去除率及系统运行的稳定性。结果表明,采用以上3种碳源时SBR系统出水总磷的去除率分别为95.7%、77.7%和62.2%,乙酸钠为生物强化除磷最佳碳源。

生物强化除磷机理的探讨

对生物强化除磷(EBPR)的机理进行了探讨。首先介绍了聚磷菌胞内贮存物(聚磷、PHAs和糖原)的性质和功能,然后对这些贮存物在厌氧和好氧(缺氧)情况下的反应加以分析。旨在从能量转化的角度对EBPR过程加以阐述,加深对生物除磷机理的认识。

餐厨垃圾水解液强化低C/N废水生物除磷的探究

针对城镇废水碳源不足,传统强化生物除磷(EBPR)工艺运行效率不佳的现状,开展了餐厨垃圾水解液作补充碳源强化EBPR的探究并解析相关机制。结果表明,餐厨垃圾水解液作补充能强化EBPR性能。在稳定期,氨氮、总氮(TN)及溶解性磷酸盐(SOP)的去除效率分别高达92.6%~96.8%、93.5%、68.5%和94.2%~99.6%,高于乙酸盐作补充碳源组和空白组。餐厨垃圾水解液作补充碳源促进了胞外聚合物(EPS)合成,并提高了蛋白质和多糖含量,提高了胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯(PHA)含量,但对糖原质含量影响不明显。餐厨垃圾水解液作补充碳源能提高EBPR内关键酶多聚磷酸酶、多聚磷酸激酶及脱氢酶的活性,此外,提高Proteobacteria和Bacteroidetes的相对丰度。研究结果为餐厨垃圾的资源化利用及水污染控制提供了一定借鉴。

短程硝化-强化生物除磷序批式反应器处理畜禽养殖废水

畜禽养殖废水有机物水质水量变化大,有机物、氨氮与磷的浓度较高,直接排放会严重危害环境。通过构建厌氧-好氧序批式反应器(SBR)处理预酸化畜禽养殖废水,分析了不同进水负荷条件下反应器对污染物的去除性能和微生物群落结构的变化规律。结果表明:SBR反应器对高负荷进水中TN、PO_(4)^(3-)—P和COD的平均去除率可分别达到64.5%、97.5%和94.5%。反应器出现NH_(4)^(+)—N和NO_(2)^(—)-N亚硝酸同时积累的短程硝化现象,这可能与高进水负荷对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的活性和种群的影响有关。与乙酸盐相比,以丙酸盐作碳源时污泥的强化生物除磷活性更高。随着进水负荷的增大,聚糖菌(GAOs)的相对丰度明显升高。四联球状菌(Tetrasphaera)为反应器中始终占优势的聚磷菌(PAOs),对反应器除磷性能有重要贡献。在高有机负荷条件下,SBR内PAOs与GAOs之间不存在明显的底物竞争关系,系统脱氮除磷性能未受影响。

膜生物反应器强化除磷研究

自然水体中磷的含量超过0.01mg/L就有富营养化的风险,膜生物反应器是废水处理的重要手段,M B R工艺除磷效率有限,易导致出水总磷超标。综述了近几年膜生物反应器为提升除磷效率所做改良的研究,以膜前预处理、强化膜池处理和过膜后处理三个方向归类探讨,并讨论了未来发展方向,以期为污水处理实际工程设计提供参考。

温度对生物强化除磷工艺反硝化除磷效果的影响

以处理城市污水的中试规模生物强化除磷A2/O活性污泥工艺系统为研究对象,考察了温度对系统COD去除和脱氮除磷效果的影响,特别是温度对活性污泥反硝化除磷性能的影响.结果表明,当温度从(30.9±0.8)℃降低到(9.1±0.6)℃时,A2/O系统的脱氮除磷效果显著下降,系统对TN和TP的污泥去除负荷明显下降.通过污泥反硝化除磷活性实验发现,随着温度的降低,系统中活性污泥的最大厌氧释磷速率、最大好氧吸磷速率和最大缺氧吸磷速率都降低.活性污泥中反硝化除磷菌(DPB)占聚磷菌(PAOs)总量的比例随温度降低稍有下降,但平均值仍维持在47.5%左右.用阿伦尼乌斯公式对实验结果进行拟合,得到系统中活性污泥聚磷菌厌氧释磷反应活化能Ea1为148.0kJ·mol-1,聚磷菌好氧吸磷反应活化能Ea2为228.8kJ·mol-1,发生在缺氧条件下反硝化除磷菌的吸磷反应活化能Ea3为315.8kJ·mol-1.对不同温度下污泥絮体粒径分析结果表明,随温度降低,粒径分布更加集中,系统中活性污泥絮体颗粒平均粒径减小,不利于污泥絮体内部反硝化除磷缺氧微环境的形成.

强化生物除磷体系中颗粒污泥的形成及机理探讨

以实验室小试SBR反应器为载体接种普通活性污泥,研究了强化生物除磷系统对颗粒污泥形成的促进作用并探讨了其形成机理。试验结果发现:在生物脱氮运行阶段,SBR中的活性污泥能维持较稳定的絮体状态,平均SVI为138.9ml·g-1;当系统转为生物除磷方式运行时,随着除磷效果的好转,反应器中的污泥逐渐转化为颗粒污泥,平均SVI降低至74.1ml·g-1,颗粒污泥的平均粒径为0.8mm。因此,SBR生物除磷系统有利于颗粒污泥的形成。试验发现在强化生物除磷系统厌氧释磷的过程中会有带正电的微粒大量生成,它们可以作为颗粒污泥的晶核吸附带负电的细胞体,进而促进颗粒污泥的形成。强化生物除磷颗粒污泥系统有着较为稳定的磷去除性能,除磷效率接近100%。

聚烃基烷酸转化对强化生物除磷影响研究

通过丙酸和乙酸C-mol比为0.5和2的合成废水驯化微生物的SBR反应器(SBR1和SBR2)批式实验,研究了强化生物除磷系统中聚烃基丁酸(PHB)和聚烃基戊酸(PHV)的转化对磷吸收/释放及去除率的影响.结果显示,磷的释放/吸收和去除率与PHB和PHV的转化有很好的相关性(R2>0.90).回归系数表明,特定废水驯化的污泥,磷的吸收和释放主要受PHB转化的影响,但磷的去除率却主要依赖于PHV的合成与降解;对于不同比例丙酸/乙酸废水驯化污泥,SBR2比SBR1污泥的PHB合成和降解能力增强,PHV合成和降解能力减小,生物除磷效果平均增加16.69%.因此,进水丙酸/乙酸比例及驯化影响聚磷微生物的PHB/PHV转化量,进而影响对磷的吸收/释放和除磷效果,PHB与PHV的转化量应作为生物除磷系统的关键调控因素考虑.

强化生物除磷系统胞内聚合物测定方法优化

为优化强化生物除磷系统胞内PHA、糖原以及多聚磷酸盐颗粒的测定方法,采用色谱与化学分析相结合的方法进行研究.其中,PHA的测定采用气相色谱法,糖原的测定采用稀盐酸消解加葡萄糖试剂盒法,多聚磷酸盐采用过硫酸钾氧化和钼锑抗光度法,经过方法优化得出4%酸化甲醇消解20h是提高PHA回收量的最佳条件;糖原在0.6mol/LHCl条件下消解5h提取量最大,临床中的葡萄糖氧化酶法试剂盒可以应用到本实验中;在120℃下氧化30min条件下多聚磷酸盐颗粒可以最大回收.经过加标回收实验等对这3个方法进行精密度、准确度分析,结果显示,在这3个条件下的3种方法都具有很高的精密度或准确度,而且简单易行,适合实验室及生产实践中的应用.

强化生物除磷系统中生化机理研究进展

介绍了强化生物除磷系统微生物的生化代谢机理研究现状,包括:微生物的多样性、聚磷菌的生化代谢途径、以及影响代谢的主要因素等,并对今后相关重点研究进行展望。

对强化生物除磷机理与工艺认识误区的剖析

结合国际上生物除磷机理与工艺的最新进展,分析了目前我国在污水生物除磷工艺研发和运行中存在的一些认识误区。基于成熟的生物除磷生化代谢机理,指出反硝化除磷菌(DPB)是一种广泛存在于一些强化生物除磷(EBPR)工艺中的聚磷菌(PAOs),无需特殊培养;对于市政污水,EBPR工艺中出现的聚糖原菌(GAOs)一般不会成为聚磷菌(PAOs/DPB)的竞争者而严重影响系统的除磷功能。针对强化生物除磷工艺的认识误区,指出污泥龄(SRT)是设计的关键参数,在最不利细菌生长的冬季,控制SRT>12 d即可使EBPR保持较好的硝化与脱氮除磷效果;在污水生物处理除磷工艺选择上,"厌氧池+氧化沟"只是污水处理升级而演变出的一种被动型工艺,并非最佳的EBPR工艺选择;此外倒置A2/O工艺由于忽略了聚磷菌所需的进水碳源及DPB的作用,并不一定能改进EBPR的生物除磷效果。

不同碳源强化生物除磷系统的PCR-DGGE分析

实验考察了不同碳源强化生物聚磷系统(EBPR)中的聚磷菌群,对3个不同碳源(1号实际生活污水、2号葡萄糖和3号乙酸钠)的序批式反应器(SBR)强化生物聚磷系统聚磷菌的16S rDNA特异性聚合酶链式反应(PCR)扩增产物进行了变形梯度凝胶电泳(DGGE)分析.结果表明,以生活污水为碳源的1号反应器具有数量最多的优势种群,而以葡萄糖和乙酸钠为碳源的2号、3号反应器的生物多样性较少.3个反应系统的微生物种群各有异同.具有除磷作用的未被培养细菌(条带3、4,AF527584、AF502204)为3个反应器所共有的生物量较多的优势种群,且其在以生活污水为碳源的1号反应系统中相对生物量最多.

强化生物除磷系统中聚磷菌菌群特性

为了研究强化除磷系统中聚磷菌(PAOs)菌群特性,通过批次试验分别考察了厌氧/好氧(A/O)污泥和厌氧/缺氧(A/A)污泥吸磷特性。试验结果表明:A/O污泥好氧吸磷速率(qPo)大于缺氧吸磷速率(qPa),而A/A污泥qPo却小于qPa。基于此试验结果可得出目前普遍应用qPa与qPo的比值表征反硝化聚磷菌(DPAOs)占PAOs的相对百分比的方法不合理。聚磷菌菌群构成与电子受体类型有关,根据电子受体类型可将PAOs分为三种,即:PON(既能以氧作为电子受体,也能以硝态氮作为电子受体)、PO(只能以氧作为电子受体)和PN(只能以硝态氮作为电子受体)。

强化生物除磷系统的微生物种群及其表征技术

详细介绍了强化生物除磷系统(enhancedbiologicalphosphateremoval,简称EBPR)中的微生物种群及其表征技术,提出了研究EBPR中微生物种群及其表征技术的发展方向。

强化生物除磷工艺微生物种群结构分析

引言 强化生物除磷工艺以其高效、低耗、简单易操作在世界范围内得到了广泛的应用，近年来反硝化生物强化除磷工艺一直是个研究热点，主要是由于反硝化生物强化除磷工艺可通过反硝化除磷菌（DPB）在传统的厌氧／缺氧／好氧工艺的缺氧池中利用内碳源聚β-羟基丁酸酯（PHB）作为碳源实现反硝化吸磷，同时亦可反硝化脱氮，“一碳两用”，可节省大量的碳源需求，同时也减少了一定的动力消耗和污泥产量，尤其适合低碳氮比的城市生活污水。

强化生物除磷工艺富集聚磷菌及其微生物菌群分析

为了研究聚磷菌的生长机理和菌种特性,在序批式SBR反应器中,以普通活性污泥富集聚磷菌,在厌氧/好氧条件下,以乙酸钠/丙酸交替作为碳源富集高浓度聚磷菌,采用FISH结合DGGE的分子生物学手段研究了富集周期内系统微生物种群结构的变化.DGGE结果表明:试验前后微生物种群结构发生了明显改变,其菌群的多样性指数、丰富度指数和条带数具有一致的变化趋势,在运行第2阶段末期达到最高值,进入稳定运行阶段,这3项指数下降,优势度上升.聚类分析表明,稳定运行期间种群群落相似度较高.FISH结果表明:在启动和负荷提高阶段聚磷菌与聚糖菌呈现共同增长的趋势,在第71天分别达到41%和39%;在稳定运行阶段聚磷菌成为明显的优势菌属,占总菌群的89%,反应器内仅存在少量聚糖菌.

强化生物除磷系统中胞外聚合物的特性

胞外聚合物(EPS)在生物除磷过程中具有蓄磷能力,为进一步明确生物除磷系统中的EPS特性,以不具有明显除磷能力的全程好氧活性污泥系统(R1)的EPS作为对比,考察了具有良好除磷效果的厌氧/好氧交替下的强化生物除磷系统(R2)中EPS的理化特性.结果表明,相对于R1中的EPS主成分在一个周期内的不固定,R2中的蛋白质含量一直明显高于多糖含量;两者的主要荧光物质均为类蛋白质和类富里酸,但在好氧末期R2中类蛋白质的荧光强度高于R1;R1的EPS中Ca2+>Mg2+,而在R2中,Mg2+>Ca2+,同时R1中的Ca2+含量平均值为8.67mg/g MLSS,大于R2中Ca2+的平均值2.40mg/g MLSS;在好氧末期,R2中的TP为21.65mg/g MLSS,明显高于R1中的TP含量(13.83mg/g-MLSS).此外,R1和R2的zeta电位平均值分别为-36m V和-25m V.由此可见,EBPR系统中的EPS具有与全程好氧活性污泥中的EPS不同的特征.

污水强化生物除磷的生化模型研究进展

阐述了在污水强化生物除磷过程中生化模型的建立与发展,重点介绍了与聚磷菌有关的Mino模型,强调了在理解生化模型时应该注意的问题:所有聚磷菌生化模型都只是在试图描述发生在EBPR(Enhanced Biological Phosphorus Removal)生物群中的一些生物化学变化现象和规律(多聚磷酸盐的吸收和水解、PHA的合成与再利用)。另外,还都假设所有具有EBPR能力的细菌都有着共同的代谢特征。所以,尽管这些生化模型有助于对整个EBPR过程的理解,但不应该拘泥于这些生化模型,只有通过对聚磷菌纯培养获得最终成功才能够彻底解决整个问题。

低温强化生物除磷反应器中微生物的竞争关系

为了考察低温条件下聚磷菌和聚糖菌之间的竞争关系及其对反应器除磷效果的影响,利用FISH技术跟踪检测了低温条件下运行的强化生物除磷(EBPR)SBR反应器中的聚磷菌和聚糖菌.实验结果表明,0～20d为调整阶段,反应器的各项指标不稳定,聚磷菌和聚糖菌在反应器中竞争优势地位.从菌体数量曲线发现,调整阶段中,聚磷菌数量逐渐增加,而Alphaproteobacteria数量逐渐减少,Gammaproteobacteria数量低于8.11%.这种现象说明低温更有利于聚磷菌的生长繁殖,使其在反应器中占据优势地位,并淘汰聚糖菌.50～60d聚磷菌快速增殖,由于聚磷菌的数量5d内只增加了3.2%,没有造成反应器处理效果的延迟现象.