反硝化聚磷菌脱氮除磷机理研究

第2期反硝化聚磷茵脱氮除磷机理研究反硝化聚磷菌脱氮除磷机理研究刘丹丹李慧陈文清(四川大学建筑与环境学院，四川成都610065)摘要目前水体中氮磷含量较高的问题逐渐严重，利用反硝化聚磷菌来进行脱氮除磷的反硝化除磷工艺为生物脱氮除磷提供了新的方向。本研究以反硝化聚磷机理为基础，采用动态的SBR反应器进行菌种的富集培养，驯化富集反硝化聚磷菌，同时跟踪富集过程中污染物的去除情况。实验结果表明，富集成功后SBR系统内除磷率达到80以上，总氮及COD的去除率达到90左右，系统稳定且脱氮除磷效果较好。通过吸磷实验、反硝化脱氮产气实验从富集的活性污泥中，筛选出来4株反硝化聚磷菌。关键词：N_~g4t；聚磷菌动态SBR系统脱氮除磷1绪论反应器'富集了反硝化聚磷菌。随着经济快速的发展，氮、磷逐渐增长为水体中的主要污染物L1]。近年来，具有高效、低耗的反硝化除磷工艺的开发为生物脱氮除磷提供了新的方向。反硝化除磷工艺是利用反硝化聚磷菌来进行脱氮除磷，反硝化聚磷菌在厌氧状态下，聚磷菌通过糖酵解和水解释放贮存的磷酸盐获得能量l2]，形成的能量储存于细胞中。能量一部分用来维持聚磷菌的生存，一部分用于聚磷菌合成PHB。而在缺氧阶段可以利用硝酸盐作为电子受体，在将硝酸盐还原成氮气的同时进行超量吸磷作用，从而达到同时脱氮除磷的目的l3]。国内外有不少学者对反硝化聚磷现象进行了研究。Kuba，Baker_6]等于1993年在试验中也发现：在厌氧／缺氧交替运行的环境下更易富集反硝化聚磷菌。同年，Kerm-Jespersen等得出结论，聚磷菌分为以氧气作为电子受体的好氧菌和以硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌。王春丽_7等通过吸磷试验、硝酸盐还原产气试验及细菌染色等试验，筛选出来四株反硝化聚磷菌。周康群Ll。]等利用SBR动态2实验原理与方法实验设备包括SBR反应器、搅拌器、定时控制器、蠕动泵、微孑L曝气器、水温控制器等。反应器由长方体聚乙烯塑料制成，有效容积为10I。本课题选用的污泥来源于成都市双流航空港污水处理厂厌氧段污泥。2．1实验材料2．1．1实验人工合成废水本实验采用人工合成废水，人工废水成分如表1。表1人工废水成分表2四川化工第18卷20J5年第2期2．1．2培养基富氮富磷培养基一q](I)：CH3COONa·3H2O3．32mg；K2HPO425．00mg；KNO3300mg；NH4C1305．52mg；MgSO,I·7H2O91．26mg；Cat12·2H2O25．68mg；PIPES缓冲液8．50g；NaC15～2Omg；微量元素2ml；pH值一7．2。缺磷培养基(I)：CH。COONa3．32g；Na2HPO4·2H2O23．00mg；CaC12·2H2O11．00mg；MgSO4·7H2O81．12rag；K2S17．83mg；NH4C1152．80mg；蒸馏水1000ml；微量元素2ml；HEPES缓冲液7ml；pH值7．2。富磷培养基(I)：CH3CO()Na3．32g；K2HPO40．325g；MgSO4·7H2O91．26mg；CaCl2·H2O25．68mg；NH4CI305．52nag；蒸馏水1000ml；微量元素2ml；PIPES缓冲液8．5ml；pH值7．2。硝酸盐还原产气培养基[](I)：KNO。1．00g；K2HPO42．42g；葡萄糖1．00g；琼脂1．00g；蛋白胨20．00g；pH值一7．4。2．2反应器运行方式及其控制参数根据聚磷菌的特性，将整个培养驯化分为3个阶段。第l阶段为厌氧／好氧条件，目的是使聚磷菌成为系统中的优势菌种。第2阶段为厌氧／缺氧，在厌氧段结束后加KNO。溶液，使能以硝酸盐为电子受体的反硝化除磷菌成为优势菌种Ⅲ]。各阶段运行模式见表2。表2SBR反应器运行模式2．3反硝化聚磷菌的分离、纯化及筛选用动态的SBR反应器对反硝化聚磷菌进行驯化富集【J，是分离提纯反硝化聚磷菌的开始，但要对反硝化聚磷菌进行深入的研究，须从活性污泥中分离筛选出反硝化聚磷菌，再通过对菌株的鉴定及生理生化特征研究，为更好的认识活性污泥生态系统、阐明反硝化聚磷机理提供理论和技术的支持。反硝化聚磷菌的分离、纯化及筛选的过程图如图活性污泥圉菌种鉴定3实验结果3．1第一阶段运行结果第一阶段运行的目的是为了驯化系统中的污泥，使最终能够获得高效的好氧除磷效果污泥，这一阶段总磷、总氮去除率见图2。908O70S60—50g4o暑23020l000246810L21416182O2224rime(d)图2第一阶段总磷总氮去除率由图2可以看出，反应器处于第一阶段的进水试运行阶段和污泥驯化，系统中的微生物对环境有适应的过程，所以前期去除率下降，后期由于微生物适应了环境，所以去除率逐渐上升。反应器第一阶段总氮的去除率由开始的5O上升至8O左右并保持在较高的去