基于A-O-A運(yùn)行模式的SBR工藝脫氮除磷效能及其微生物特性研究.pdf

1、隨著“水體富營(yíng)養(yǎng)化”問題的日漸突出，污水排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，如何經(jīng)濟(jì)、高效的去除氮磷污染成為水體污染防治領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。生物脫氮除磷工藝因其經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用，但其本身也存在一些問題亟待解決，如脫氮和除磷過程存在底物競(jìng)爭(zhēng)和污泥齡等矛盾，使得生物脫氮除磷工藝的去除效能難以提高。一些新的脫氮除磷理論，如反硝化除磷、同步硝化反硝化等為解決生物脫氮除磷工藝中存在的矛盾提供了新思路。
　　以反硝化除磷理論為基礎(chǔ)，采用A/O/A

2、脫氮除磷工藝為研究主體,分別以人工合成污水和實(shí)際生活污水為處理對(duì)象，全面系統(tǒng)的研究了A/O/A工藝啟動(dòng)過程中的去除效能及污泥形態(tài)的變化，詳細(xì)的考察了兩個(gè)系統(tǒng)內(nèi)顆粒污泥特性的差異。對(duì)比分析了環(huán)境因子對(duì)A/O/A工藝運(yùn)行效果的沖擊和持續(xù)影響。探討了啟動(dòng)期系統(tǒng)內(nèi)微生物的群落演替，及環(huán)境因子對(duì)微生物種群結(jié)構(gòu)的影響。在此基礎(chǔ)上，對(duì)篩選出的反硝化聚磷菌株進(jìn)行鑒定，并研究了其除磷性能。
　　A/O/A脫氮除磷工藝啟動(dòng)過程中，隨著系統(tǒng)去除效能的提

3、高，污泥形態(tài)逐漸由絮體轉(zhuǎn)化為顆粒、原生動(dòng)物從無到有。穩(wěn)定運(yùn)行過程中，運(yùn)行模式相同，進(jìn)水水質(zhì)不同的兩個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的顆粒污泥性質(zhì)存在較大差異。以實(shí)際生活污水培養(yǎng)的顆粒污泥與人工配水培養(yǎng)的顆粒污泥相比較，具有粒徑小、沉淀速率慢、孔徑大、比表面積小、比重輕、含水率高、活性高、胞外聚合物含量高、胞內(nèi)聚合物含量低，釋磷量小、反硝化效果好等特點(diǎn)。
　　影響因子對(duì)A/O/A脫氮除磷工藝去除性能的沖擊影響顯著。乙酸鈉和丙酸鈉為最佳碳源；丁二酸鈉略差；乙

4、醇和葡萄糖較差；異戊酸為最差碳源。進(jìn)水pH值在6.0～8.0的范圍內(nèi)，對(duì)系統(tǒng)去除COD無明顯影響。進(jìn)水pH值為7.0時(shí)，系統(tǒng)的脫氮除磷效果最佳。進(jìn)水C/N比在0.5～8.3的范圍內(nèi)，對(duì)系統(tǒng)去除COD的影響不大。隨著進(jìn)水C/N比的升高，系統(tǒng)對(duì)TN的去除有增加趨勢(shì)。進(jìn)水C/N比在0.5～6.1的范圍內(nèi)，系統(tǒng)對(duì)PO43--P的去除效果較好。進(jìn)水中缺少鈣、鎂和鉀離子，對(duì)系統(tǒng)去除有機(jī)物和脫氮沒有明顯的影響。鈣、鎂和鉀離子皆參與釋磷和吸磷反應(yīng)，與磷

5、的摩爾比分別為6.1×10-2，3.8×10-1，2.8×10-1。缺少鈣、鎂和鉀離子會(huì)引起聚磷菌超量釋磷，釋磷量順序依次為：缺鉀>缺鈣>缺鎂>正常系統(tǒng)。環(huán)境溫度在10～℃30℃范圍內(nèi)，對(duì)系統(tǒng)去除COD的影響較小，釋磷和吸磷速率隨溫度的升高而升高。溫度為10℃時(shí)，系統(tǒng)硝化效果較差。濃度低于30mg/L時(shí)，NO3--N和NO2--N皆可替代O2作為電子受體，進(jìn)行過量吸磷反應(yīng)。吸磷速率順序依次為：O2>NO3--N>NO2--N。
　

6、　影響因子對(duì) A/O/A脫氮除磷工藝的持續(xù)影響與沖擊影響結(jié)果并不完全一致。較長(zhǎng)時(shí)間以乙酸鈉和丙酸鈉為進(jìn)水碳源，系統(tǒng)皆可保持良好的脫氮除磷效果；而丁二酸鈉為碳源則可導(dǎo)致脫氮效果下降，且除磷效果也隨之惡化。系統(tǒng)pH值在7.5～8.5的范圍內(nèi)運(yùn)行，可取得良好的去除效果；而長(zhǎng)期在pH值為6.5的條件下運(yùn)行，系統(tǒng)的處理效果會(huì)逐漸惡化。系統(tǒng) C/N長(zhǎng)期在2.6~3.3的范圍內(nèi)運(yùn)行，可取得理想的去除效果。但C/N進(jìn)一步升高，系統(tǒng)的出水中磷濃度會(huì)逐漸升

7、高，導(dǎo)致處理效能逐漸下降。
　　啟動(dòng)期，A/O/A脫氮除磷工藝內(nèi)的微生物種群結(jié)構(gòu)發(fā)生了動(dòng)態(tài)變化。人工配水系統(tǒng)中部分優(yōu)勢(shì)菌如Candidatus Accumulibacter phosphatis在系統(tǒng)中始終存在；部分優(yōu)勢(shì)菌如Rhodospirillales隨著系統(tǒng)的運(yùn)行逐漸消失，取而代之出現(xiàn)新的優(yōu)勢(shì)菌如Rhodocyclaceae和Candidatus Accumulibacter phosphates。實(shí)際生活污水系統(tǒng)內(nèi)亦發(fā)生了

8、微生物的群落演替，優(yōu)勢(shì)菌M1和M3（β-proteobacteria）始終存在，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行出現(xiàn)新的優(yōu)勢(shì)菌 M14（β- proteobacteria）。環(huán)境因子對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的微生物的種群結(jié)構(gòu)影響顯著。系統(tǒng)內(nèi)始終存在的優(yōu)勢(shì)菌如Denitrifying bacterium和Uncultured Chloroflexi bacterium耐受力較強(qiáng)，為常駐菌；而部分優(yōu)勢(shì)菌如Ammonia oxidizing bacterium則隨著運(yùn)行條件的

9、改變，逐漸被系統(tǒng)淘汰。
　　從穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)中分離純化出25株菌，通過初篩和復(fù)篩試驗(yàn)選取除磷效率較高的4株菌：JL4、FH6、FQ3和FQ4。采用生理生化試驗(yàn)、脂肪酸鑒定及16S rDNA基因測(cè)序等手段進(jìn)行鑒定：菌株JL4 Pseudomonas sp.，菌株FH6、FQ3和FQ4均為Bacillus sp.。環(huán)境因子pH值、碳源和溫度對(duì)菌株生長(zhǎng)及除磷效果影響顯著。在 pH值為5的條件下，菌株幾乎停止生長(zhǎng)，除磷效果極差；最適pH值