好氧吸磷过程胞内聚合物氧化的OUR响应及其软测量

过程监测是废水生物除磷工艺调控的基础。为了认识好氧吸磷过程的氧利用特性及氧利用速率(Oxygen Uptake Rate,OUR)在过程监测方面的潜力,利用富集的聚磷菌开展了不同初始基质条件下好氧吸磷过程的呼吸测量试验,调查了胞内聚合物(Polyhydroxyalkanoates,PHAs)氧化产生的OUR及其质量浓度变化与磷酸盐吸收之间的响应关系。结果表明:在没有外源COD条件下,伴随磷吸收过程的OUR响应明显,吸磷过程结束与OUR进入内源呼吸的拐点一致;吸磷速率变化、PHA氧化速率变化与OUR的变化特征存在明显对应关系;不同初始基质产生不同的PHAs组成与含量及不同的OUR曲线;经由耗氧量计算的PHA与实测结果比较接近。研究表明,可以通过呼吸测量实现好氧吸磷过程运行状态监测及PHA的软测量。

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 00mg/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。

酸化液对厌氧释磷好氧吸磷速率的影响研究

采用序批式试验研究了酸化液对聚磷菌厌氧释磷好氧吸磷速率的影响。同一活性污泥混合液中聚磷菌的释磷潜力相当,混合液中挥发性脂肪酸越多则越有利于激发聚磷菌的释磷潜能。酸化液投加量越大,对应的混合液中聚磷菌的平均释磷速率也越大。当酸化液投加量为30 mg/L(以TOC计)时,聚磷菌的平均释磷速率达0.137 mg/(mg.d),是未投加酸化液工况的3.26倍。聚磷菌厌氧释磷过程中,活性污泥的MLVSS值逐渐增大,而MLSS值却不断减小,这是由聚磷菌释磷反应过程中聚磷颗粒和糖原的消耗,以及PHB的生成而产生的。碳源充足与否,对聚磷菌的平均好氧吸磷速率影响不大,研究各工况中,聚磷菌的平均吸磷速率在0.129~0.160 mg/(mg.d)内。碳源越充足,则聚磷菌在好氧吸磷反应持续的时间越长,因此,具有更强的超量吸磷能力。酸化液投加量为20 mg/L时(以TOC计),聚磷菌在好氧吸磷结束时,出水的SP浓度能减少到0.5 mg/L以下。

SBR法好氧段碳源浓度对吸磷的影响

以厌氧/好氧(A/O)生化反应器中的聚磷菌为研究对象,采用SBR工艺处理实际生活污水,探讨在好氧段碳磷质量比(m(C)/m(P))对聚磷菌(PAOs)合成聚β羟基丁酸脂(PHB)及吸磷效果的影响。研究结果表明:由于好氧段中易降解有机底物的存在,可使聚磷菌(PAOs)继续进行PHB的合成反应,并伴随磷的吸收,而不是磷的释放,这与传统理论不符;当好氧段挥发性脂肪酸(UFAs)质量浓度为150 mg/L时,PHB在好氧段的合成速率ηO远远高于反应开始在厌氧段的合成速率ηAn,前者约为后者的5倍;A/O运行模式有效地富集了PAOs,并有效抑制了普通异养菌(OHOs)的增长,并且氧化还原电位(ORP)可作为A/O除磷系统表征吸磷结束的特征点。

基于氧利用速率表征好氧吸磷过程特性

过程监测及调控是废水生物除磷工艺得以长期稳定运行的基础。为了获取氧利用速率(OUR)在生物除磷过程的潜在应用及该过程氧利用特性,开展聚磷菌好氧吸磷过程的呼吸测量实验,分析了OUR曲线变化与磷酸盐浓度变化、胞内聚合物(PHAs)氧化、外源COD存在与否与浓度变化及pH变化之间的响应关系。研究得到如下结果:富集污泥无磷酸盐存在时,体系依然存在明显的氧利用行为,在不吸磷的情况下聚磷菌胞内的PHAs依然会好氧氧化;外源COD的存在将改变PAOs吸磷速率并延长好氧吸磷的结束时间;体系初始pH的不同导致好氧吸磷效率、吸磷过程pH变化趋势及变化程度的不同;不同的初始条件得到不同的OUR。分析证实,利用测量OUR来监测聚磷菌好氧吸磷过程的运行状态是可行的。

FNA对好氧吸磷的长期抑制及污泥吸磷方式转化

本研究采用交替厌氧/好氧(An/O)SBR反应器,在21~23℃的条件下启动系统并长期投加亚硝酸盐,考察游离亚硝酸(FNA)对系统好氧吸磷性能的长期抑制作用及驯化后污泥吸磷方式的转化.结果表明,投加FNA后,污泥的释磷和吸磷能力不仅未受到抑制,比释磷速率和比吸磷速率反而高于投加前.FNA浓度(以HNO2-N计)低于0.53×10-3mg·L-1时,系统除磷率均大于96.9%;当FNA浓度提高至0.99×10-3、1.46×10-3、1.94×10-3mg·L-1时,系统除磷率均会大幅下降,分别经过50、12、30 d的运行,除磷率恢复至64.42%、67.33%、44.14%,说明抑制作用导致的除磷性能恶化可以恢复且长期驯化作用能缩短恢复过程.值得注意的是,在低于1.46×10-3mg·L-1范围内,随着FNA投加量的提高,好氧段亚硝酸盐的损失量不断增大.研究还发现,经FNA长期抑制的好氧除磷系统内污泥吸磷方式发生转变,硝酸盐型和亚硝酸盐型缺氧吸磷能力分别为驯化前的3.35倍和3.86倍,说明长期投加FNA有利于富集以NO-2为电子受体的反硝化聚磷菌;而且,长期驯化有利于系统内污泥的沉降.

纳米银对聚磷菌吸磷和释磷的影响及毒性效应

利用硼氢化钠还原硝酸银,并使用聚乙烯醇(PVA)作为分散剂,制备出分散良好、粒径为(14±3)nm的纳米银颗粒,考察了其对聚磷菌(Microlunatus phosphovorus)好氧吸磷和厌氧释磷的影响,以及产生的毒性效应.结果表明,在好氧状态下,7mg/L的纳米银能够完全抑制聚磷菌的生长(P<0.01),达到10mg/L时才能完全抑制聚磷菌的吸磷能力(P=0.01);在厌氧状态下,大于20mg/L的纳米银才使聚磷菌释磷能力受到部分抑制(P<0.05).活性氧簇(ROS)和扫描电子显微镜(SEM)的检测结果表明,纳米银使细菌体内ROS水平降低,部分细菌菌体表面塌陷,这说明,纳米银不但可以毒害聚磷菌菌体表面,还可以降低菌内ROS水平.

控制BNR工艺好氧、反硝化除磷效果因素实验研究

以实验室动态生物营养物去除(BNR)工艺(BCFS)运行实验为基础,采用静态实验,研究了厌氧初始COD、碳源种类和反应时间对好氧吸磷和反硝化除磷效果的影响,同时将二者进行对比.实验结果表明,好氧吸磷效果随厌氧初始COD升高而增加.厌氧初始COD相同时,以葡萄糖为碳源的实验吸磷速率最快,4h好氧反应后残余PO43-浓度最低;但以乙酸和丙酸为碳源的实验表现出更强的超量吸磷能力.缺氧条件下,常规反硝化细菌(OHO)引起的常规反硝化限制了本来就速率较低的反硝化除磷过程.当厌氧初始COD为400mg·mL-1时,以葡萄糖、乙酸和丙酸为碳源的实验中反硝化除磷占总除磷量的比例分别为46.12%、32.03%和21.96%.

对影响三槽氧化沟工艺除磷效果因素的分析

通过对唐山市北郊污水处理厂三槽氧化沟工艺分析,发现污泥浓缩池上清液的回流和无法形成严格厌氧环境是该工艺除磷效果不佳的主要原因。文中提出了一些改进途径。

恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)GM6的聚磷特性研究

从城市污水处理厂好氧池活性污泥中分离获得一株高效聚磷菌株GM6，经生理生化和16SrDNA初步鉴定为恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）。GM6生长pH在5．5至8．5之间，最适生长pH为6．5；当pH值为7．0时，聚磷能力最强，pH值小于5．5或大于7．5时，除磷能力明显下降。通气量试验表明，装液量对GM6的生长影响较小；装液量为100ml时，磷的去除效果最好，当装液量大于150ml时磷的去除效果变差。GM6的最适生长温度为27℃，当温度小于5℃或大于37℃时生长较慢；当温度为20℃其除磷效果最好，温度大于33℃或小于5℃时，除磷效果明显变差。好氧条件下GM6在合成废水、MOPS培养基、LB及YG培养基中培养时磷的绝对去除量分别为9．87、12．1、87．3和67．1mgL^-1，磷的去除率分别为96．6％、85％、71．6％和63％，磷的绝对去除量和去除率远高于E．coli。好氧培养时菌体吸磷能力测定结果表明，GM6在合成废水、MOPS、LB及YG培养基中培养24h的菌体干重含磷量在6．80％～9．32％之间，而对照菌体含磷量在0．98％～2．31％之间，聚磷菌的聚磷效果远高于对照菌。用序批式反应器对GM6进行厌氧好氧纯培养时，厌氧末的上清液磷浓度为16．8mgL^-1，CODCr为230mgL^-1，放磷速率为4．5mgL^-1h^-1；好氧末的上清液磷浓度为2．56mgL^-1，CODCr为40mgL^-1，好氧吸磷速率为2．73mgL^-1h^-1，菌株GM6表现出了明显的好氧吸磷、厌氧放磷现象，具有聚磷菌的典型特征。

低C/N条件下MUCT工艺的反硝化除磷特性

以C/N较低的污水为处理对象,重点研究和分析了MUCT工艺缺氧区的反硝化除磷特性.结果表明,①缺氧区1因为COD浓度相对较高,回流污泥中的硝酸盐氮优先被传统反硝化菌利用,不能作为DPB的电子受体,所以主要发生释磷反应;②缺氧区2内DPB利用厌氧段贮存大量PHB为碳源,以硝酸盐氮为电子受体进行吸磷,且吸磷量逐日提高,从最初的0.93 mg/L增加至18 mg/L,缺氧吸磷率最终稳定在40%左右;③缺氧区3内,由于硝酸盐氮和COD浓度过低,进行无效释磷反应过程,释磷量在0.27～3 mg/L之间;④系统对COD、TN、TP的去除率较高,出水TN和TP浓度分别在10 mg/L和0.9 mg/L以下.

双污泥脱氮除磷系统中聚磷菌的特性研究

采用平板分离技术、生理生化及吸磷试验，对连续流双污泥系统缺氧池内的聚磷菌特性进行了研究。结果表明：反硝化聚磷污泥和普通好氧聚磷污泥在性状上极为相似，其内源物质PHB及聚磷有着相同的变化规律；在缺氧池内同时存在着以氧和硝酸盐氮为电子受体的聚磷菌，并且二者存在着交叉。试验中得到5株（PA1—PA5）同时具有好氧和缺氧吸磷能力的聚磷菌，其中PA2、PA4（产碱菌属）和PA3（假单胞菌属）在两种环境下均表现出良好的吸磷效果；同时发现好氧吸磷能力很强的聚磷菌可能由于没有反硝化能力或反硝化能力很弱而在缺氧条件下未表现出吸磷作用；PA5（肠杆菌科）是一种很特殊的聚磷菌，其在好氧条件下有很好的吸磷效果，反硝化能力也很强，但缺氧吸磷效果却很差。

过量曝气对生物除磷性能的影响研究

采用两组A/A/O方式运行的SBR反应器,溶解氧分别控制在2～4mg/L(对照组)和6～8mg/L(过量曝气组),通过试验对比研究了过量曝气对聚磷菌厌氧释磷、缺氧吸磷、好氧吸磷性能的影响。结果表明:过量曝气初期,出水磷浓度低于对照组,一周后出水磷浓度开始上升,除磷率下降了18%;过量曝气时,厌氧释磷量是对照组的1.45倍,释磷速率不变,缺氧吸磷量增加,但反硝化聚磷菌的比例减少,好氧吸磷量和吸磷速率均降低,分别为对照组的75%和68%,而内源损耗引起的无效释磷和好氧吸磷能力降低是除磷效果变差的主要原因;过量曝气使污泥的SVI值升高,平均粒径减小,出水SS略优于对照组,污泥的含磷量降低,总磷去除效果变差,长期过量曝气,将会导致生物除磷过程的恶化。

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。

两级序批式MBR除磷特性实验研究

为解决常规MBR工艺中脱氮除磷矛盾问题,采用新的工艺形式——两级序批式MBR工艺(两级SBMBR),对该工艺的除磷特性进行了实验研究。研究结果表明,在系统稳定运行阶段,SBMBR1内聚磷菌优势生长,进水总磷得以高效去除,再通过SBMBR2内膜的进一步截留,系统TP平均值0.46 mg/L,满足城市景观环境用水水质要求;在沉淀期间,POAs的释磷作用对生物除磷系统的影响甚至超过了水中剩余悬浮富磷污泥颗粒本身的影响,所以在满足沉淀要求的前提下,生物除磷系统应注意尽量缩短沉淀时间。

五箱一体化工艺活性污泥反硝化除磷能力研究

在五箱一体化活性污泥工艺试验中发现,在从较高负荷转入较低负荷运行时出现反硝化除磷现象.为进一步研究该工艺的反硝化除磷能力,取反应器污泥加入一定量COD厌氧搅拌以释放磷,富磷污泥分别置于好氧和缺氧环境中,比较好氧吸磷和反硝化吸磷的差异,同时取按A2/O运行的氧化沟污泥进行对比试验.结果表明,五箱一体化工艺活性污泥具有较高的反硝化除磷能力,缺氧初期反硝化吸磷速度远远高于好氧吸磷速度,反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的99.25%,高于按A2/O运行的氧化沟的88.2%.

强化生物除磷系统除磷性能分析

采用厌氧/好氧和厌氧/缺氧两阶段方法培养反硝化聚磷菌,研究了第一阶段系统的除磷性能。结果表明,稳定运行的强化生物除磷系统,具有良好的除磷性能,出水磷的质量浓度小于0.5 mg/L,除磷率大于93%。通过厌氧/好氧交替方式运行,反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例约为21.2%。缺氧段硝酸盐的消耗量与磷的摄取量成线性关系,缺氧吸磷速率约为好氧吸磷速率的49.3%。

改进型A_(2)NSBR工艺参数及其除磷脱氮特性

以模拟生活污水为处理对象,在常规A_(2)NSBR工艺厌氧释磷后插入一段曝气吸磷过程,通过运行条件的优化,寻求解决后续缺氧段中硝酸盐与磷酸盐浓度的匹配问题,并在此基础上研究了改进后A_(2)NSBR工艺的除磷脱氮特性及其缺氧段的运行控制问题。结果表明:在厌氧释磷后插入一段曝气吸磷过程,控制后续的缺氧搅拌初始ρ(NO_(3)^(-)-N)/ρ(PO_(4)^(3-)-P)为1.15~1.3时,可以提高系统反硝化除磷过程的稳定性,可避免因ρ(NO_(3)^(-)-N)/ρ(PO_(4)^(3-)-P)过低而出现“二次无效释磷”现象,并可将pH在线参数由上升转为下降的峰值点,作为在线控制缺氧段反硝化除磷过程结束的依据;取SBR池的充排水比为0.67时,系统能为其缺氧段初提供的NO_(3)^(-)-N量仅约为进水NH_(4)^(+)-N的40%;优化后改进型A_(2)NSBR工艺典型周期的出水ρ(COD)为15.3 mg/L,出水ρ(PO_(4)^(3-)-P)、ρ(NO_(3)^(-)-N)、ρ(NH_(4)^(+)-N)和ρ(TN)的均值分别为0.27,0.36,12.81,13.17 mg/L,相应的COD、PO_(4)^(3-)-P和TN去除率依次为96.7%、96.8%和78.3%。

高效聚磷菌TP16强化除磷

采用SBR反应器,以合成废水作为反应器进水,研究高效除磷菌TP16厌氧聚PHB及释磷,好氧分解PHB和吸磷能力。试验结果表明:TP16好氧培养时,可以好氧聚集PHB,PHB浓度上升与乙酸的浓度下降呈负相关,乙酸吸收量与PHB/VSS的比值呈明显负相关关系;TP16厌氧培养时,底物乙酸浓度下降与菌体PHB的上升呈显著的负相关关系。磷释放试验表明,以乙酸作为底物,TP16厌氧培养时上清液中乙酸浓度的下降与磷浓度的增加呈负相关关系。

氧化沟工艺污水处理厂的活性污泥特性分析

结合某氧化沟工艺污水厂对主要污染物的去除效果,对其活性污泥特性进行了分析。结果表明:系统中活性污泥在厌氧搅拌前0.5 h的平均比厌氧释磷速率为1.10 mg PO_4^(3-)-P/(g MLVSS·h),厌氧释磷效果较差;平均比好氧吸磷速率为6.30 mg PO_4^(3-)-P/(g MLVSS·h),比缺氧吸磷速率为2.83 mg PO_4^(3-)-P/(g MLVSS·h),反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例为44.9%;比硝化速率为7.55 mg NH_4^+-N/(g MLVSS·h),硝化效果良好;比反硝化速率存在明显的3个变化阶段,其中第1阶段比反硝化速率最大,为5.79 mg NO_3^--N/(g MLVSS·h),第2阶段比反硝化速率次之,为2.23 mg NO_3^--N/(g MLVSS·h),第3阶段的最小,为0.82 mg NO_3^--N/(g MLVSS·h),活性污泥的比反硝化速率总体较低。为此,建议将原连续非限制曝气运行方式改为间歇曝气方式,并在缺氧区投加适量碳源,以提高系统的脱氮除磷效果。