低有机负荷率下聚磷好氧颗粒污泥的培养

采用序批式反应器(SBR)反应器,按照强化生物除磷工艺(EBPR)的运行方式,考察了低有机负荷率下培养聚磷好氧颗粒污泥的可行性,并对形成颗粒的特性以及关键培养技术进行了评价.SBR反应器在启动后6个星期内基本达到稳定,形成的聚磷好氧颗粒污泥主要由表面紧密缠绕的丝状菌和内部紧凑排列的短杆状细菌组成,颗粒内富集了大量的聚磷菌,污泥含磷量高达7.05%,能够达到非常好的除磷效果,总磷去除率高于90%,同时具有紧凑密实的结构和良好的沉降性能,平均粒径为940.17,μm,平均密度为1.048,g/cm3,SVI为22.02,mL/g.实验结果表明,低有机负荷率有利于富集聚磷菌和增强颗粒稳定性,是培养聚磷好氧颗粒污泥的关键控制参数.

多聚磷酸盐在微生物抗环境胁迫中的作用及机制

抗环境胁迫是微生物提高环境适应性和增加生存机会的一个重要策略,探明微生物抗环境胁迫的过程及分子机制对于了解微生物进化和开发微生物资源具有重要意义。多聚磷酸盐(polyphosphate,polyP)在微生物抗环境胁迫中发挥重要作用。在营养限制条件下,polyP可充当微生物的能源来源和信号分子,增强微生物对低营养环境的适应能力。在微生物应对环境胁迫过程中,polyP可作为蛋白质的伴侣,通过蛋白质修饰改变蛋白质结构使其免受失活,从而维持其功能完整性。polyP具有金属螯合能力,可提高微生物对重金属胁迫的抵抗能力。微生物能通过调节polyP的合成来适应环境pH的改变,调节酸碱胁迫过程中的能量消耗。基于polyP抗环境胁迫的特性,通过转基因技术,把polyP合成相关基因转入到农作物中,可以增加农作物体内polyP含量,从而提高农作物抗环境胁迫的能力。利用含有polyP的微生物处理重金属废水,可极大地提高重金属离子的去除效率。同时,微生物中合成的polyP颗粒也能进一步开发为生物活性产品。因此,polyP在微生物抗胁迫中发挥多样化作用,通过各种分子途径提高微生物对环境胁迫的耐受性。加强polyP在微生物抗环境胁迫中的作用与机制研究,不仅丰富微生物抗环境胁迫的研究内容,而且为多聚磷酸盐类生物活性物质的工程应用提供技术支撑。

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.

生物除磷过程厌氧释磷的代谢机理及其动力学分析

运用充分曝气后的好氧末端活性污泥进行了厌氧释磷实验.结果表明,在厌氧释磷过程中VSS呈现出上升的趋势,而MLSS及灰分均呈现出下降的趋势.当微生物体内的糖原耗尽时,会引起厌氧吸收HAc及释磷过程的中断.得出ΔρPΔρPHB、ΔρGLYΔρPHB、ΔρPΔCOD、ΔρPHBΔCOD各比值的平均值分别为0.48、0.50、0.44、0.92.通过对厌氧吸收HAc及释磷动力学过程进行模拟,得到QHAc,max为164mg·g-1·h-1,QP,max为69.9mg·g-1·h-1,KGYL为0.005,KCOD为3mg·L-1.ΔρPΔCOD与溶液中pH呈明显的线性关系,且得到了二者之间的线性方程.

亚硝化-反硝化除磷技术研究进展

氮磷引起的环境问题已引起世界关注,低成本减少水体氮磷污染是生物处理工艺面临的挑战.亚硝化-反硝化除磷工艺具有节约碳源和能源、节省空间及占地、提高水处理设备利用率、减少污泥产量等优势,但关于聚磷菌(PAOs)的认知缺乏深入了解,且目前尚未见氨氮亚硝化-反亚硝酸除磷整体工艺的稳定运行报道.关于PAOs的分类,不同研究者有不同见解,而短程反硝化除磷机理的研究结果主要是利用厌氧释磷储能,能量用以供给缺氧条件下利用亚硝酸盐为电子受体进行反硝化过量吸磷.短程反硝化除磷的脱氮除磷效果会受到温度、p H、碳源种类及ρ(C)/ρ(P)等诸多因素的影响,调节控制合理的反应条件有助于实现稳定高效的污废水处理效果.总结分析短程反硝化除磷的相关研究报道,对指导污废水生物脱氮除磷并克服其存在的不利因素很有必要.

自养硝化污泥除磷能力研究

采用静态试验对自养硝化污泥的除磷特性进行研究.分别提供氨、无机碳源和氨、无机碳源三种营养条件,考察了厌氧-好氧交替环境下硝化细菌摄取磷酸盐的情况.结果表明:在与聚磷菌的运行模式相对应的条件下,硝化污泥无除磷效果;通过染色观察,硝化细菌体内几乎没有PHB颗粒及异染颗粒;按照传统聚磷菌除磷模式培养的硝化细菌未表现出明显的除磷特性.论文从能量利用、营养类型及培养条件等方面对该现象和产生的原因进行了分析.

铝盐、铁盐对侧流磷回收及生物除磷性能的影响

为研究铝盐、铁盐对厌氧释磷上清液中的磷进行化学回收潜能及对主流系统生物除磷性能造成的影响,设计两组平行运行的SBR反应器,分别以铝盐、铁盐作为侧流除磷药剂,对出水指标、污泥性能和磷回收情况进行分析.结果表明,两个系统的厌氧最大释磷率可以分别达到进水磷量的2.58倍与2.63倍,铝盐与铁盐在一个运行周期平均分别可以回收1.57倍、2.68倍的进水磷资源.整个实验过程中两个系统的COD去除效果均没有发生明显的变化.而由于侧流操作不断剥夺主流系统的磷,导致PAOs的胞内聚磷颗粒合成减少,厌氧释磷率下降,系统生物除磷性能受到抑制.因此,在停止磷的剥夺后,两个系统对TP去除率均明显下降.但由于铝盐对主流系统磷的剥离量较铁盐少,铝盐系统能快速恢复,而铁盐系统所需时间较长.侧流过程中,返回上清液中存在的少量Al 3+、Fe 3+促使两个系统的胞外聚合物质量分数均有明显增加,铝盐系统的胞外聚合物(EPS)质量分数相对侧流之前增加了62.93%,铁盐系统的胞外聚合物增加了94.52%.综上铝盐系统所受的影响较铁盐系统小,磷回收量少,但可以在较短的时间恢复并进行下一次侧流操作,最大化磷资源回收利用,降低时间成本.

生物除磷过程中活性污泥聚磷酶活性的变化

为提高生物除磷工艺的运行稳定性,采用以A2/O和A/O方式运行的高效除磷反应器,对除磷过程中活性污泥的聚磷酶(PPK)活性、混合液中磷浓度和聚磷颗粒含量进行测定,分析三者之间的关系,探讨PPK活性的变化规律。A2/O及A/O工艺的运行周期均为6 h,运行工况分别为进水/厌氧(1 h)、缺氧(0.5 h)、好氧(1.5 h)、沉淀/排水(1 h)、闲置(2 h)和进水/厌氧(1 h)、好氧(1.5 h)、沉淀/排水(1.5 h)、闲置(2 h)。结果表明:细胞聚磷含量与水中磷浓度的变化均符合典型的生物除磷过程特征,而PPK活性与磷浓度和聚磷含量间并无明显的相关关系,表明PPK并非生物除磷过程的关键限制性酶。