甘油碳源对市政污水强化生物除磷的影响及机理_徐红梅

甘油碳源对市政污水强化生物除磷的影响及机理_徐红梅生物除磷（BPR）被认定为有效且经济地控制水体富营养化策略。BPR一般通过交替厌氧和好氧条件来实现[1]。在厌氧阶段，聚磷菌（PAO）分别利用多磷酸盐分解和糖原降解产生能量和还原力吸收可利用的挥发性脂肪酸（VFAs）并以聚羟基脂肪酸酯（PHAs）的形式储存[2]。在随后的好氧环境中，厌氧合成的PHA被消耗以产生能量以吸收磷酸盐，微生物生长和糖原补充。因此，BPR可以通过在好氧期末端排放富磷的污泥来实现[3]。碳源尤其VFA是影响BPR效率的一个重要因素。生活污水中常见的VFA为乙酸和丙酸，分别占60%～70%和20%～30%[4]。此外，研究表明丙酸含量的适当提高有助于生物除磷[5]。市政污水进水中碳源往往不足，这种现状在我国南方地区尤为突出[6]。为解决这一问题，提出了3种策略：直接加入工业碳源（如乙酸、丙酸和柠檬酸等），利用污泥预发酵生产VFAs，以及过程操作模式的变化（如双污泥系统）。直接添加碳源被证明是操作简便、见效最好的途径。之前直接投加的碳源有乙酸、丙酸和丁酸等VFA。然而VFA价格昂贵，不利于控制污水处理厂的运行价格，因此需要开发一种廉价且生物除磷效率高的碳源[7]。甘油是生产生物柴油的副产物，产量大而需求量小，且处置费用较高。据报道，每生产10L生物柴油燃料可生产1.0L粗甘油[8]。甘油作为单一碳源会导致生物除磷系统崩溃，主要原因在于甘油不能充分降解产生小分子有机物，从而导致PAO可利用的碳源受限[9]。在充分延长厌氧发酵期后BPR效率大幅提高。之前的探究多在甘油作为单一碳源用于强化生物除磷，而实际污水中已存在其他碳源，例如乙酸、丙酸等。混合碳源对除磷微生物生长代谢及摄磷能力均具有明显的影响[10]。关于甘油作为补充碳源对市政污水生物除磷的可行性及相关机理的研究报道较少，因此本研究评估甘油作为补充碳源对市政污水生物除磷效率的影响，并进一步从碳源转化、内聚物合成与分解及关键酶活性方面揭示甘油作为补充碳源强化市政污水生物除磷的机理。以期为甘油作为碳源提高生物除磷效率奠定基础。1实验部分1.1反应器序批式反应器（SBR）为有效工作容积为6.0L的树脂玻璃反应器，内置搅拌器。每个周期进水4.0L，在反应器上部设置进水口，在反应器下部和底部设置排水口和排泥口。反应器底部配有微孔砂头曝气器，通过空气流量计控制曝