不同電子受體對聚磷菌代謝的影響研究.pdf

1、控制磷在環(huán)境中的濃度是控制水體富營養(yǎng)化的重要手段。強化生物除磷(Enhanced Biological Phosphorus Removal，EBPR)工藝通過控制反應(yīng)器中的反應(yīng)條件使得某些微生物能夠聚集過量的超過其自身生長所需要的并且以多聚磷酸鹽顆粒(Polyphosphate，Poly-P)的形式在體內(nèi)儲存的磷，能夠?qū)崿F(xiàn)這種過量攝磷的微生物被稱為聚磷菌(Polyphosphate Accumulating Organisms，PAO

2、s)。 在傳統(tǒng)意義上來說，成功的強化除磷系統(tǒng)需要具備有以下的條件：首先污泥和進(jìn)水能夠完全混合。第二個條件是污泥需要經(jīng)過厭氧．好氧或厭氧．缺氧的循環(huán)過程，使得污泥在交替的環(huán)境中釋磷和吸磷。最后一個條件是在厭氧區(qū)或者厭氧階段需要維持嚴(yán)格的厭氧狀態(tài)。當(dāng)有電子受體存在時，會使得聚磷菌的放磷過程受到影響。 采用SBR反應(yīng)器在厭氧/好氧交替條件下對聚磷菌CandidatusAccumulibacter phosphatis進(jìn)行富

3、集。母反應(yīng)器的有效容積為8L，進(jìn)水體積都為2L，一個周期為6小時。污泥平均停留時間SRT約8天。水質(zhì)來源為人工配水，進(jìn)水中COD為800 mg/L(碳源為乙酸和丙酸的交替供給)，磷酸鹽為40 mg/L(以P計)。 接種生活污水的污泥至SBR，經(jīng)過馴化和調(diào)整反應(yīng)器環(huán)境條件，F(xiàn)ISH檢測結(jié)果表明，活性污泥中PAOs富集能達(dá)到85％以上。在此基礎(chǔ)上，研究了硝酸鹽、亞硝酸鹽、氧氣作為電子受體對聚磷菌放磷的影響，PAO以硝酸鹽作為電子受

4、體吸磷，以及在此厭氧/好氧條件下富集的聚磷菌的反硝化能力。 試驗結(jié)果表明，在實際生活污水的處理中，硝酸鹽的存在會引起普通異養(yǎng)反硝化菌與聚磷菌之間的對碳源競爭。但是本課題試驗中硝酸鹽的存在對聚磷菌富集純度很高的污泥放磷速率影響不大，初始投加硝酸鹽氮為80 mg/L時，前30分鐘比放磷速率才減小至不投加硝酸鹽時放磷速率的94％。對于聚磷菌本身而言，可能是由于當(dāng)硝酸鹽與乙酸同時存在，導(dǎo)致了除了大量釋放磷酸鹽外，聚磷菌本身也會反硝化，

5、甚至同時反硝化吸磷。此外，發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)器中，硝酸鹽的存在使得聚磷菌在放磷和吸磷過程中都出現(xiàn)了反硝化反應(yīng)，其比反硝化速率在兩個過程中幾乎一樣，且受硝酸鹽濃度的影響不大。這說明聚磷菌作為異養(yǎng)菌的一種，其反硝化能力受電子受體濃度的影響很小。 厭氧/好氧交替下富集的聚磷菌在短期轉(zhuǎn)換電子受體(用硝酸鹽代替氧氣)作為吸磷的反應(yīng)環(huán)境。結(jié)果表明PAOs可以暫時利用硝酸鹽作為電子受體吸收過量的磷酸鹽于體內(nèi)。在本課題的試驗中，多次重復(fù)也沒有出現(xiàn)所謂

6、的“停滯期”。污泥在反應(yīng)器中，平均每消耗1mg NO3-N吸收約2．76mg PO4-P。 在沒有磷酸鹽的釋放和吸收的情況下，當(dāng)環(huán)境中有乙酸或者內(nèi)源PHB存在時，聚磷菌和普通異養(yǎng)菌一樣能夠利用碳源進(jìn)行反硝化。當(dāng)給靜態(tài)試驗反應(yīng)器中提供乙酸為外在單一碳源時，乙酸不是全部用于反硝化，聚磷菌將利用部分乙酸合成PHB。不同的硝酸鹽起始濃度對反硝化速率和PHB比生成速率沒有影響。而乙酸的消耗速率與起始硝酸鹽濃度有關(guān)，當(dāng)瞬時投加的硝酸鹽濃度

7、越高，聚磷菌消耗乙酸的速率越快。但是，消耗單位量乙酸將合成較少的PHB，且硝酸鹽還原量也較少。聚磷菌利用PHB作為內(nèi)在碳源進(jìn)行反硝化時，其反硝化速率較乙酸為碳源時慢，但環(huán)境中硝酸鹽濃度對反硝化速率無影響，平均比反硝化速率為0．9733 mg NO3-N/(gVSS·h)。 有氧氣的存在，聚磷菌在乙酸吸收的同時，放磷作用受到了明顯的影響。當(dāng)水中溶解氧為0．8-1．2mg/L和2．0-2．5mg/L時，前30min比放磷速率分別與

8、無氧氣存在時減小了36．9％和52．5％。氧氣存在時，聚磷菌并不是停止了釋放磷酸鹽的生理活動。只是由于有氧氣的存在，聚磷菌在吸收乙酸和釋放磷酸鹽的同時吸收磷酸鹽的作用也在進(jìn)行。 當(dāng)投加亞硝酸鹽后，靜態(tài)試驗反應(yīng)器中的富集PAO的污泥放磷作用沒有受到抑制，反而出現(xiàn)大量釋磷。投加亞硝酸鹽的濃度為5、10、20、40 mg/L(以氮計)時，前30min比放磷速率與無亞硝酸鹽的反應(yīng)器中磷酸鹽濃度相比分別增長了38．3％、31．7％、32