基于污水同步脱氮除磷的反硝化聚磷菌的研究与展望

与传统的好氧除磷技术相比,反硝化除磷具有节约碳源、一碳两用、减少污泥产量等优点。综述了反硝化脱氮除磷过程中的主要功能微生物反硝化聚磷菌的培养、分离筛选、电子受体利用等研究的相关进展,总结了近年来研究中常见的反硝化聚磷菌,并对其未来的发展前景做出展望。

一株异养硝化-好氧反硝化-积累磷的细菌Klebsiella pneumoniae A15的筛出及其特性研究

利用以淀粉为唯一碳源的缺氧/好氧序批式系统从污水处理厂活性污泥中分离得到一株肺炎克雷伯氏杆菌A15(Klebsiella pneumoniae A15),该菌具有异养硝化-好氧反硝化和积聚磷能力.它的最佳生长条件:碳源为柠檬酸钠,C/N为30,P/N为0.2,pH为7.在最佳条件下,氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐的最高去除率分别为96.27%、99.22%和100%;相应的去除速率分别为1.77、2.08和1.86mg/(L⋅h).该菌株对浓度为8mg/L的磷酸盐和1300mg/L的COD最高去除率分别为100%和95%.氮平衡分析发现该菌可以利用氨氮、硝氮以及亚硝氮产生气态氮,表现出优异的异养硝化和好氧反硝化活性.对菌株胞内磷和EPS中磷的分析结合DAPI染色发现有82%的磷储存在菌株细胞内并且以多聚磷酸盐形式储存,其余磷在EPS中.对该菌株的napA、nirS、nosZ和ppk基因的成功扩增也表明其好氧反硝化和积聚磷能力.本研究展示了一株在脱氮除磷系统中具有特定功能的细菌.

不同碳氮比(C/N)等单因素对反硝化除磷菌脱氮除磷性能的影响分析

对污水处理中反硝化除磷菌在不同碳氮比(C/N)及其他环境因素(如pH、溶解氧、温度)影响下的脱氮除磷性能进行深入分析。从菌种选择与培养、模拟废水配置、实验设计与数据分析等方面进行论述,旨在揭示碳氮比及上述环境因素如何调控脱氮除磷过程。提出基于实验数据的优化策略,以及相应的数学模型,用于预测不同参数对脱氮除磷效率的具体影响。此研究达到提高污水处理效率和降低运营成本的效果,解决现有污水处理技术中脱氮除磷过程效率低下和环境因素影响不明确的问题。通过系统的实验方法和详尽的数据分析,为污水处理系统的设计和操作优化提供科学依据和实践指导,推动污水处理技术的发展与环境保护事业的进步。

低温反硝化聚磷菌脱氮除磷性能研究

经过对兰州市安宁污水处理厂冬季曝气池的活性污泥筛选、驯化分离获得反硝化聚磷菌;对其进行生理生化鉴定及核糖体的RNA的亚基(16S rDNA)基因序列测序,鉴定为荧光假单胞菌属Pseudomonas sp.以模拟废水的出水总氮(TN)、总磷(TP)、pH等为指标,考察反应温度、原水pH、摇床转速、不同碳氮比(C/N)等单因素对反硝化除磷菌脱氮除磷性能的影响。使用软件design-expert8.0.6.1将数据进行分析,获得二次响应面回归模型,并探究pH、温度、转速与TN去除率、TP去除率的交互作用。在最佳反应条件,即反应温度为16℃,反应时间为10 h,原水pH为7,摇床转速为140 r·min^(-1),C/N质量浓度比为12时,TN与TP的去除率分别为82.7%与88.1%,为今后城市废水处理提供支持。

定向调控电子受体强化好氧颗粒污泥内源反硝化脱氮除磷

为强化内源反硝化作用,加强对有限碳源的高效利用,设置了1组厌氧/好氧/缺氧(A/O/A)和3组不同好氧时间分配的厌氧-两级短时好氧/缺氧(A/(O/A)_(2))序批式反应器,探究定向调控电子受体下污泥的颗粒化及反硝化聚糖菌(DGAOs)的富集情况.结果表明,采用两级短时好氧/缺氧的反应器好氧颗粒污泥结构更加致密、沉淀性能更好,缺氧段及好氧段电子受体更充足,DGAOs储存内碳源的能力得以强化,系统中反硝化聚糖菌和DGAOs对碳源的竞争达到平衡状态,系统有更高的内源反硝化脱氮率,实现了深度脱氮除磷.其中,两级短时好氧时间分配时间为前段60min/后段30min的R2的脱氮除磷效果最好,DGAOs含量最高,且颗粒沉降性能最佳.第45d,R2的COD、TN、TP去除率分别达到90.52%、85.71%、92.73%,内源反硝化效率达到58.59%,具有良好的污染物去除效果.

高效反硝化聚磷菌的筛选及其脱氮除磷条件和性能研究

筛选高效反硝化聚磷菌,探究其脱氮除磷条件及对模拟废水的处理性能。纯培养技术分离反硝化聚磷菌;基于16S rRNA基因序列分析和生理生化特征,完成菌株D4的初步鉴定;通过单因素和响应面法优化脱氮除磷条件,并应用于食品模拟废水的生物脱氮除磷。反硝化聚磷细菌D4为戈登氏菌(Gordonia sp.),脱氮除磷的最佳条件为乙酸钠(3.32 g/L)作碳源、接种量5%、初始磷含量18.61 mg/L、31.3℃、pH 7.9,该条件下菌株D4对总磷、硝氮和氨氮的去除量分别为14.18、39.67和69.71 mg/L,相应去除率为84.50%、97.67%和96.22%;应用于不同模拟废水的结果显示,菌株D4对多种废水均具有良好的脱氮除磷效果,其中对豆制品废水中的氮磷去除效果最好,脱氮量和除磷量分别达101.58 mg/L和10.40 mg/L。戈登氏菌D4具有较好的反硝化聚磷能力,是豆制品废水等高氮高磷类食品加工废水生物脱氮除磷的良好菌种资源。

亚硝酸盐对聚磷菌反硝化除磷代谢及N_2O产生的影响

以乙酸钠/丙酸交替为碳源的强化生物除磷(enhance biological phosphorus removal,EBPR)系统为研究对象,母反应器内种泥在厌氧/好氧的运行条件下已培养340d,聚磷菌富集纯度达到92%±3%,考察了不同浓度亚硝酸盐氮(44.64、70.3、94.33、112.36mg NO2--N.L-1)为电子受体对聚磷菌缺氧吸磷代谢的影响。结果表明,从未经缺氧驯化的高纯度聚磷菌也可以进行反硝化除磷代谢。在缺氧反应过程中NO2--N还原速率、PO34--P吸收速率、PHA降解速率随着亚硝酸浓度升高呈下降趋势,但是在初始亚硝酸盐氮浓度最高为112.36mg NO2--N.L-1条件下,代谢并未停止,此时亚硝酸盐还原速率与磷酸盐吸收速率仍可以分别达到2.61mgNO2--N.(g MLSS)-1.h-1和3.0mg PO34--P.(g MLSS)-1.h-1。聚磷菌在以细胞内PHA作为碳源以NO2--N作为电子受体反硝化除磷代谢过程中,由于初始亚硝酸盐的抑制作用使NO2--N还原速率大于N2O还原速率,从而产生大量的N2O积累。初始投加NO2--N浓度为44.64、70.3、94.33、112.36mg NO2--N.L-1时,产生的N2O占TN的比例分别为63.5%、49.0%、30.2%、24.0%。在底物充足的条件下,代谢中积累的N2O可以通过延长缺氧搅拌时间,使其转化为N2。

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。

5株聚磷菌的筛选与亚硝化反硝化除磷特性研究

在连续流双污泥亚硝化反硝化除磷系统缺氧池中取泥,筛选出5株聚磷菌,经生理生化鉴定属于4种菌属:肠杆菌属、葡萄球菌属、副球菌属和泛菌属。对4种聚磷菌分别进行厌氧释磷和缺氧吸磷试验以及PHB和异染颗粒染色。结果表明,4种聚磷菌均为亚硝化反硝化聚磷菌。葡萄球菌属、副球菌属、泛菌属和肠杆菌属的单位细胞吸磷质量依次减少。

不同碳源对4种亚硝化反硝化聚磷菌脱氮除磷的影响

为了更加深入地了解亚硝化反硝化聚磷菌(NDPAOs)对碳源的需求,对NDPAOs的葡萄球菌属(Sta.)、副球菌属(Par.)、克雷伯氏菌属(Kle.)和芽孢杆菌属(Bac.)通过纯培养的方式研究了不同碳源对其脱氮除磷的影响。结果表明,4种NDPAOs最容易利用的碳源均是葡萄糖。厌氧条件下,4种NDPAOs对COD的单位细胞降解量均是以葡萄糖为碳源时最高,降解量分别为3.9×10-6、3.5×10-6、2.2×10-6和2.6×10-6mg/cfu;其分别以丙酸钠、乙酸钠和蔗糖、乙酸钠以及丙酸钠为碳源时释放的磷酸盐最多,释放量分别为6.9×10-9、4.0×10-9、2.8×10-8和6.2×10-9mg/cfu。缺氧条件下,4种NDPAOs分别以丙酸钠、葡萄糖、葡萄糖和丙酸钠为碳源时消耗的亚硝酸盐最多,同时吸收的磷酸盐量最高,消耗的亚硝酸盐量分别为8.1×10-8、8.1×10-8、4.1×10-8和6.4×10-8mg/cfu,吸收的磷酸盐量分别为1.5×10-8、1.3×10-8、9.6×10-9和1.3×10-8mg/cfu。

外碳源量对亚硝化反硝化聚磷菌吸磷影响研究

研究了外碳源量对亚硝化反硝化聚磷菌(NDPAOs)的缺氧反硝化吸磷的影响因素,对连续流双污泥亚硝化反硝化除磷系统中的NDPAOs进行分离纯化和初步鉴定,以纯菌的方式讨论了不同外碳源量对其反硝化除磷性能的影响。结果表明,经过初步鉴定出的韦荣氏球菌属和爱德华氏菌属在加入乙酸钠分别为0、1.1g/L、2.2g/L、3.3g/L和4.4g/L的富磷培养液中均有不同程度的反硝化吸磷现象产生,未加入外碳源时效果相对差。两种菌在加入的乙酸钠为1.1g/L时反硝化吸磷效果最佳。随着外碳源量的增加,反硝化吸磷效果逐渐下降,但均未受到完全抑制。

七种亚硝化反硝化聚磷菌的生长特性研究

亚硝化反硝化聚磷菌(NDPAOs)以亚硝酸盐为电子受体,具有同时脱氮除磷的特点,能够最大程度地减少碳源和氧气需求,因此可以大大减少能耗,节约成本。试验研究了7种NDPAOs——肠杆菌属(Ent.)、葡萄球菌属(Sta.)、副球菌属(Par.)、泛菌属(Pan.)、克雷伯氏菌属(Kle.)、芽孢杆菌属(Bac.)和莫拉氏菌属(Mor.)的释磷特性,并以纯培养的方式研究了它们的生长特性。结果表明,缺氧反应20 h后,Sta.、Bac.、Par.、Kle.、Pan.、Ent.和Mor.的单位细胞吸磷量分别为1.98×10-11、1.64×10-11、1.43×10-11、1.13×10-11、9.59×10-12、7.72×10-12和6.28×10-12mg/cfu。Ent.、Kle.、Bac.、Pan.、Par.、Sta.和Mor.的缓慢期几乎都处于0～6 h之间,对数期分别为6～144、6～72、6～96、6～52、6～31、6～96和6～72 h。Par.、Sta.、Pan.和Mor.的对数期的生长速率较Ent.、Bac.和Kle.的小。不同菌属的亚硝化反硝化聚磷菌的生长特性也不完全相同,特别是对数期的生长速率以及维持的时间相差较大。

AOA-O模式下好氧颗粒污泥同步硝化内源反硝化除磷

为构建同步硝化内源反硝化除磷颗粒污泥系统,设置四组厌氧/好氧/缺氧(AOA)以及不同后置曝气时间(5min、10min、20min)的AOA-O序批式反应器,探究不同运行模式下污泥颗粒化和反硝化聚磷菌(DPAOs)富集情况.结果表明,后置短时曝气的反应器颗粒污泥结构致密、沉淀性能良好,可强化内碳源储存并分泌更多的胞外聚合物(EPS),具有更高的脱氮除磷率及DPAOs占比.其中,短时曝气时间10min的R3生物量最高,平均粒径最大,达到986μm,颗粒成熟且稳定.批次试验和三维荧光分析表明其聚磷菌中45.85%为DPAOs且EPS含量最高.稳定运行期间,R3的COD、TN、TP去除率分别为94.13%、89.41%、96.11%,内碳源储存效率为98.09%,具有良好的处理性能.

强化生物除磷体系中反硝化聚磷菌的选择与富集

采用SBR反应器 ,对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的选择和富集作了研究 .结果表明 ,反硝化聚磷菌存在于传统的强化生物除磷体系之中 .经过 3个阶段的选择和富集 ,反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例从 15 %上升到 73% .稳定运行的强化反硝化生物除磷体系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 ,除磷和脱氮效率分别大于 94 %和 95 % .

序批式膜生物反应器中反硝化聚磷菌的富集

采用序批式膜生物反应器(SBMBR)对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的富集进行了研究.结果表明,经过厌氧-好氧和厌氧-缺氧-好氧2个阶段的富集,反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的比例从19.4%上升到69.6%,每周期缺氧段投加硝酸盐氮120mg时,SBMBR系统运行最为稳定.稳定运行的SBMBR反硝化强化除磷体系具有良好的强化除磷和反硝化脱氮性能,缺氧段脱氮和除磷效率分别达到100%和84%,膜出水总磷浓度平均低于0.5mg/L,系统除磷率达到96.1%.此外,氨氮去除率保持在92.2%,氨氮被去除的同时并没有发现亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的明显积累.

反硝化聚磷菌菌种筛分与除磷特性分析

目的研究反硝化聚磷菌除磷特性,筛分同时具有反硝化和吸磷能力的菌种.方法采用平板分离和DGGE技术相结合,对实验室反硝化除磷系统菌种进行分纯和菌种鉴定,并对富集培养后的每株单菌分别进行反硝化吸磷效果试验.结果最终共得到15株单菌.结果表明有11株菌均具有不同程度反硝化吸磷能力,其中假单胞菌属的JB2和产碱菌属的JB3脱氮除磷效果最好,8 h后磷的去除量分别为13.76 mg/L和11.85 mg/L.DGGE试验结果表明,系统中反硝化聚磷菌优势种群可主要分为7个群,分别是Anaerolineae,Actinobacteria,Bacte-roidetes,TM7,α-proteobacteria,δ-proteobacteria和γ-proteobacteria菌群.结论Actinobacteria中的LB9号菌和γ-proteobacteria中的JB2号菌为反硝化除磷系统中占优势的反硝化聚磷菌.试验结果同时证明同一菌种可以同步完成反硝化和吸磷任务.

反硝化聚磷菌富集、筛选及其特性

为进一步探讨反硝化除磷机理和提供脱氮除磷功能菌株,对A2SBR快速富集驯化并筛选其中反硝化聚磷菌功能菌.采用控制A2SBR进水及运行方式对反硝化聚磷菌进行快速富集筛选,并将所筛菌株进行复配研究,为构建脱氮除磷菌剂奠定基础.两段进水和提高注水比的运行方式能使反硝化聚磷菌在反应器中迅速成为优势菌.实验分离得到效果较好的反硝化聚磷菌,通过脂肪酸鉴定其到属.所筛菌株复配效果最好的是b204和16,吸磷率达85.78%,脱氮率为75.02%,相对于单菌株均表现出较好的脱氮除磷效果.采用两段进水和高注水比运行方式对快速富集反硝化聚磷菌较为有效,适当复配方案对提高处理效果有一定效果,b204和菌16组合可以作为潜在脱氮除磷菌剂生物强化菌剂.

反硝化聚磷菌的富集及富集污泥活性研究

依据DPB原理,利用SBR动态反应器和静态释/聚磷装置。以A2/O厌氧段污泥为种泥,进行以硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌的富集,并对富集有反硝化聚磷菌的污泥进行了反硝化聚磷活性性能考察。结果表明,利用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,反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例为23%,该种污泥可作为反硝化聚磷工艺的种泥;由于常规的聚磷菌被淘汰聚磷菌的数量由6.8×107个/mL减少到1.1×103个/mL,但通过选择和富集聚磷菌总数由1.1×103个/mL增加到8.2×104个/mL,且反硝化聚磷菌占聚磷菌总数的比例也由23%提高到94%,磷酸盐去除率由最初的9.86%上升到95.2%,出水磷酸盐的浓度为0.79mg/L;通过改变进水中不同磷酸盐浓度验证体系处于稳定状态。

两株好氧反硝化聚磷菌的筛选、鉴定及水质净化研究

旨在从环境样品中筛选对富营养化水体具有良好脱氮除磷效果的好氧反硝化菌。采集福州某养猪场污水处理池中的水样。通过反硝化细菌培养基培养、BTB培养基平板分离、硝酸盐还原试验和蓝白斑筛选法、异染颗粒以及聚-β-羟基丁酸(PHB)颗粒染色试验,筛选获得两株具有脱氮除磷特性的菌株,命名为N1和N2。经16S r RNA基因序列分析,N1和N2分别属于无色杆菌属(Achromobacter.sp)和短波单胞菌属(Brevundimonas.sp)。将菌株N1和N2复配,获得脱氮除磷复合菌FIM-1。考察了菌株对人工合成污水和富营养化水体脱氮除磷的效果。结果表明,两株菌在含磷量较低的水体中,对磷的去除率较高,相对于单菌,复合菌表现出更佳的脱氮除磷效果。

3株反硝化聚磷菌的分离与鉴定

通过烛缸法培养富集、分离,结合除磷试验、硝酸盐还原产气试验及异染颗粒和PHB颗粒染色辅助检验相结合的方法筛选,得到3株具有较高脱氮除磷效率的反硝化聚磷菌DNPA8,DNPA9和DNPA10。在富氮富磷培养基中培养48 h,各菌株的脱氮率均大于75%,除磷率均大于78%。采用多相分类的方法确定了3株反硝化聚磷菌的分类地位,DN-PA8为嗜麦芽寡养单胞菌,DNPA9为水生丛毛单胞菌属首次发现的反硝化聚磷菌;DNPA10为约翰逊氏不动杆菌。该研究结果为富营养化水体的治理提供了有效的菌种资源。