利用聚磷菌快速内源性反硝化脱氮研究_罗宁

利用聚磷菌快速内源性反硝化脱氮研究罗宁,罗固源,吉方英,许晓毅(重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆400045)摘要从部分聚磷菌在缺氧状态下的反硝化吸磷现象出发,探索了利用经过厌氧释磷,菌体内含有大量PHB的聚磷菌进行快速内源性反硝化脱氮的可能性。试验结果表明:聚磷菌在厌氧段充分有效释磷后,在缺氧段初期3～5min内,就能将30～40mg/L的NO-3内源性反硝化脱氮去除65%～75%,达到一级排放标准。关键词:脱氮除磷;反硝化;内源反硝化;反硝化聚磷菌中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1001-2141(2003)06-0032-03人们普遍认为内源性反硝化脱氮速率低且效果不好,为达到快速反硝化脱氮,需外加快速生物降解的碳源有机物(如甲醇)进行外源性反硝化脱氮[1]。这势必增加污水处理成本。收稿日期:2002-02-01作者简介:罗宁(1971—),男,四川隆昌县人,现为在读博士生,研究方向为生物脱氮除磷。基金项目:重庆市建委“城市污水复合生物除磷技术”资助项目,城科学2001(26)号本研究小组认为内源性反硝化脱氮速率决定于细胞的营养状况,即有丰富营养的细菌含有相当多的碳能源存贮物,因而具有高的内源性反硝化速率;而饥饿细胞因缺乏碳能量储备,其内源性反硝化速率则可能很低。在传统的污水脱氮处理工艺中,内源性反硝化阶段通常设在好氧硝化段之后,经过长时间的好氧反应,细胞内的碳能源储备大多被好氧氧化,细胞处于饥饿状态,此时的内源性反硝化速率自然很低。本文从部分聚磷菌在缺氧状态下的反硝化现象出发,研究了利用经过厌氧释磷,菌体内含有丰富碳能量储备(PHB)的聚磷菌进行内源性快速反硝化脱氮的能力,旨在为快速生物反硝化脱氮探索一条可行的途径。1试验工艺及方法1.1活性污泥来源取某城市污水处理厂的污泥,加入人工合成废水(成分见表1),在30L的生物脱氮除磷工艺SBR(A/表1人工合成污水的各项指标mg/L组成BOD5CODNH4-NTNTPpH剂量190～280340～41029～3540～505.0～8.06.5O/A/O)法反应器中,以每周期8h,分为5个运行阶段(厌氧1.5h/好氧3.5h/缺氧1.5h/好氧0.5h/沉淀排水排泥1h),泥龄为15日,连续培养。经过50d左右运行,待脱氮除磷效果稳定后作试验的活性污泥来源。1.2试验方法取SBR在周期结束时富含聚磷菌的混合液,快速真空抽滤去除上清液,用无氧蒸馏水洗涤活性污泥两次。用处理后活性污泥做一系列厌氧—缺氧—好氧试验。在试验中,采用磁力搅拌机搅拌,加无氧蒸馏水或人工污水恢复到原混合液体积,加人工污水或HAC模拟有机物,加NaNO3模拟硝态氮,KH2PO4模拟溶解磷,加HCl和NaOH溶液调节混合液的pH。以DO、COD、NO-33个指标综合考虑判断反应是否处于厌氧或缺氧状态。按预定时间聚水样,用离心机快速泥水分离,取得上清液,按国标分析水样。1.2.1厌氧段和缺氧段的反硝化脱氮对比试验按上述方法处理4L活性污泥,均分为两份,做试验A1和B1,反应试验过程如下:试验A1。同时加入人工污水和NaNO3(NO3-N30mg/L)溶液进行反应试验B1。先加人工污水厌氧1.5h,再加NaNO3(NO3-N30mg/L)溶液进行缺氧反应1.2.2聚磷菌快速内源性反硝化脱氮吸磷试验按上述方法处理4L活性污泥,再加无氧蒸馏水恢复到原混合液体积,均分为两份,做试验A2和B2,试验过程如下:试验A2。不加有机物,只加NaNO3(NO3-N30mg/L)溶液和KH2PO4(TP5mg/L)溶液试验B2。先加HAC(COD35mg/L)和KH2PO4(TP5mg/L)溶液厌氧1.5h后,再加NaNO3(NO3-N30mg/L)溶液进行缺氧反应1.2.3聚磷菌快速反硝化脱氮方式试验按上述方法处理6L活性污泥,再加无氧蒸馏水第25卷第6期重庆环境科学2003年6月恢复到原混合液体积,试验时先加HAC(COD40mg/L)和KH2PO4(TP5mg/L)溶液厌氧1.5h后,再加NaNO3(NO3-N35mg/L)溶液进行缺氧反应。缺氧段20min时取2L混合液到1#反应器曝气;余下的4L混合液在缺氧段1h时再取2L混合液到2#反应器曝气;主反应器最后剩下的2L混合液在缺氧段2h时曝气。比较试验过程中1#、2#和主反应器中的COD、NO-3和TP的变化。2试验结果及分析2.1厌氧段和缺氧段的反硝化脱氮对比试验图1的结果表明:A1试验同时加入人工污水和NO-3溶液后,厌氧段初期同时出现厌氧释磷和反硝化脱氮现象,45min后,随着COD被快速去除85%～90%,进入慢速释磷和反硝化阶段。B1试验是典型的厌氧-缺氧反应,图2的结果表明:1)污水(COD410mg/L)进入厌氧段后,1h内COD被快速去除85