活性污泥異化Fe(Ⅲ)還原協(xié)同除磷特性及影響因素研究.pdf

1、城市污水處理廠對水體中磷的貢獻是引起水體富營養(yǎng)化的主要途徑,為了減輕排入環(huán)境中磷造成的負面影響,應嚴格限制污水處理廠的出水中TP濃度。在一些厭氧群落生境中存在異化Fe(III)還原的過程,其反應的主體是鐵還原菌(Iron-reducing bacteria, IRB),因此,有關異化 Fe(III)還原及其在環(huán)境污染治理中的作用逐漸引起了人們的關注。鐵還原菌也是活性污泥的重要組成部分,約占微生物總量的3％左右,由于微生物異化Fe(III

2、)還原過程產生的Fe(II)能和廢水中的HPO42-、H2PO4-及PO43-等反應生成沉淀,從而可以增強厭氧環(huán)境中P的移除。因此,通過外加Fe(III)源的方式,在厭氧條件下利用活性污泥的異化Fe(III)還原協(xié)同除磷作用,將生物與化學技術相結合,對提高污水除磷效果意義非凡。
　　本文以活性污泥為接種污泥,采用恒溫厭氧(兼性厭氧/嚴格厭氧)培養(yǎng)方式,在考察不同活性污泥、碳源、初始pH值和溫度對活性污泥體系異化Fe(III)還原過

3、程影響的基礎上,選擇對普通活性污泥進行鐵還原菌富集培養(yǎng)后,分別進行了影響因素的正交試驗和單因素實驗,重點研究了體系異化Fe(III)還原協(xié)同除磷過程和影響因素,并通過體系污泥不同形態(tài)磷的測定分析探討了異化Fe(III)還原過程的除磷機制。同時還對體系的微生物進行了鑒定。研究得出主要結論如下:
　　(1)不同活性污泥Fe(III)還原能力相差較大,生物鐵泥的Fe(Ⅲ)還原性能明顯優(yōu)于普通活性污泥,在兼性厭氧與嚴格厭氧條件下,分別是普

4、通活性污泥的1.87和1.76倍;碳源對生物鐵泥的Fe(III)還原影響較小,而對普通活性污泥的Fe(III)還原過程呈現出較明顯的負影響;在試驗控制的兼氧/厭氧條件下,兩種活性污泥厭氧條件下Fe(Ⅲ)還原能力均大于兼氧條件。
　　(2)兼性厭氧/嚴格厭氧條件下,活性污泥體系初始pH為中性偏堿性條件更有利于活性污泥的異化Fe(III)還原過程,且各體系的pH值隨反應時間的延長逐漸趨于中性;在15~35℃范圍內,溫度升高則更有利于活

5、性污泥異化Fe(III)還原過程的進行。
　　(3)通過Fe(III)投加量、初始磷濃度及體系初始pH對活性污泥異化Fe(III)還原協(xié)同除磷影響研究發(fā)現,隨著Fe(III)投加量的增大,體系表現出更好的異化Fe(III)還原性能和除磷效果;體系初始磷濃度的增加對微生物異化Fe(III)還原有明顯的抑制作用;而初始pH為中性偏堿性的條件下更有利于活性污泥異化Fe(III)還原協(xié)同除磷。
　　(4)正交實驗結果表明,活性污泥異

6、化Fe(III)還原除磷過程中影響因素重要性順序為碳源>初始磷濃度>菌量>初始pH;方差分析結果表明初始磷濃度和碳源投加量對系統(tǒng)除磷效果有顯著影響,且除磷率隨著初始磷濃度和碳源投加量的增大均呈下降趨勢。
　　(5)活性污泥體系異化Fe(III)還原協(xié)同除磷過程中過程中鐵還原菌作用下的除磷占主導地位,另外也存在一定的Fe(III)源表面的吸附除磷作用。
　　(6)對富集培養(yǎng)前后污泥進行了分子生物學鑒定,厚壁菌門占25%、擬桿菌

7、占25%、變形菌占35%、綠彎菌門占10%和互養(yǎng)菌占5%。經對照活性污泥體系內存在的Bacteroides sp. W7、Macellibacteroides fermentans、Desulfomicrobium hypogeium、Fusibacter sp. SA1和Azospira sp. IHB B2277均為已確定的鐵還原菌。另從中分離出了具有較強鐵還原能力的純菌株,經鑒定為克雷伯氏桿菌,為豐富活性污泥體系鐵還原菌的種類做出