EBPR系統(tǒng)PAOs與GAOs相互競爭機(jī)制研究.pdf

1、過量磷排放(P)引起的水體富營養(yǎng)化是當(dāng)前國家政府與公眾最為關(guān)注的環(huán)境問題之一。因此,如何高效、快速地將磷從廢水中去除成為當(dāng)今國內(nèi)外水處理領(lǐng)域的前沿課題。強(qiáng)化生物除磷(EBPR)技術(shù)雖能高效完成除磷目的,但其工藝運(yùn)行不穩(wěn)定。在運(yùn)行失效的EBPR體系中,優(yōu)勢菌種由聚磷菌(PAOs)轉(zhuǎn)變?yōu)榫厶蔷?GAOs)。GAOs和PAOs是相互競爭的關(guān)系,GAOs若成為優(yōu)勢菌種,就會造成EBPR體系除磷效果變差。
　　 本文采用SBR反應(yīng)器,利用

2、乙酸/丙酸交替作為碳源富集PAOs,在此基礎(chǔ)上研究底物(碳/氮/磷比)和水溫對生物代謝的影響,從進(jìn)出水水質(zhì)分析,胞內(nèi)聚合物PHA及其成分變化,微生物群落結(jié)構(gòu)變化三方面進(jìn)行綜合、深入研究分析,從而確定有利于PAOs生長和代謝的環(huán)境以及不利于GAOs生長和代謝的環(huán)境,以提高PAOs在生物除磷系統(tǒng)中的競爭優(yōu)勢,保持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性,并提出一套使PAOs成為優(yōu)勢菌種的種群優(yōu)化調(diào)控方法。
　　 在PAOs富集的SBR反應(yīng)器中長期馴

3、化活性污泥。研究發(fā)現(xiàn),在馴化20d后整個反應(yīng)系統(tǒng)已處于穩(wěn)定狀態(tài)。此時PAOs在厭氧階段吸收VFA釋放磷酸鹽,而在好氧條件下吸收磷酸鹽,系統(tǒng)磷去除率達(dá)到90％以上且基本穩(wěn)定。而在穩(wěn)定的系統(tǒng)中,其P含量/C含量(molP/molC)比值與厭氧時間符合指數(shù)函數(shù)的關(guān)系。PCR-DGGE實驗揭示了該SBR.工藝中存在豐富的微生物種類。雖然除假單胞屬(Pseudomonassp)以外,尚不能確切證實個體微生物在除磷過程中的功能體現(xiàn),結(jié)合除磷效果,可

4、以說明SBR反應(yīng)器內(nèi)的PAOs富集成功。
　　 為探明進(jìn)水COD/P比對EB。PR系統(tǒng)的影響,在5個SBR反應(yīng)器中,分別用COD/P比為30:1、25:1、20:1、15:1和10:1的合成廢水來馴化PAOs富集的污泥。將出水水質(zhì)變化、胞內(nèi)聚合物PHA變化以及微生物群落結(jié)構(gòu)變化三方面綜合分析,發(fā)現(xiàn)高C/P比條件有利于GAOs的生長代謝,低C/P比(10:1)條件下即不利于PAOs的生長,也不利于GAOs的生長,造成EBPR系統(tǒng)崩

5、潰的主要微生物是普通厭氧異養(yǎng)菌。根據(jù)厭氧階段PHA/C值隨C/P比變化過程曲線方程得出C/P比為14:1是PAOs生長的最佳理論環(huán)境。而GAOs生長的最佳C/P比為30:1。總結(jié)上述試驗結(jié)果,得出化學(xué)計量系數(shù)Yss-p隨著進(jìn)水C/P比變化的函數(shù)表達(dá)形式。
　　 在得出PAOs生長最佳C/P比的基礎(chǔ)上,分別用C/N/P比為200:1:13、200:5:13、200:10:13、200:15:13和200:20:13的合成廢水來馴化

6、PAOs富集的污泥,探明進(jìn)水C/N/P比對EBPR系統(tǒng)的影響。綜合分析發(fā)現(xiàn)增加進(jìn)水氨氮濃度有利于PAOs的生長。低氨氮環(huán)境下,造成EBPR系統(tǒng)崩潰的主要菌種是普通異養(yǎng)菌,而GAOs的作用較小。在較低氨氮(5mg/L～10mg/L)環(huán)境下,造成EBPR系統(tǒng)崩潰的主要微生物是GAOs,而測序結(jié)果表明在此環(huán)境下也有利于好氧異養(yǎng)硝化菌的生長代謝。氨氮濃度大于15mg/L有助于PAOs成為優(yōu)勢菌,但過高的氨氮濃度對PAOs的好氧吸磷有抑制作用。根

7、據(jù)厭氧階段PHA/C值隨C/N/P比變化過程曲線方程得出,C/N/P比為200:17.49:13是EBPR系統(tǒng)中PAOs生長的最佳理論環(huán)境。綜合上述實驗得出,PAOs生長的最佳C/N/P比為200:15:13。
　　 在PAOs富集的SBR系統(tǒng)中,通過控制水溫分別為20℃、25℃、30℃和35℃,研究不同水溫對EBPR系統(tǒng)PAOs與GAOs相互競爭關(guān)系的影響,發(fā)現(xiàn)升溫使得EBPR系統(tǒng)的磷去除率下降,GAOs逐漸成為了優(yōu)勢菌。同時

8、,測序結(jié)果表明溫度的升高也有利于好氧異養(yǎng)硝化菌的生長代謝。當(dāng)水溫升至35℃時,系統(tǒng)中PAOs與GAOs的生長代謝都受到抑制時,好氧異養(yǎng)硝化菌則逐漸成為優(yōu)勢菌。根據(jù)厭氧階段PHA/C值隨水溫變化過程曲線方程得出,水溫為32.67℃時是EBPR系統(tǒng)中GAOs生長的最佳理論環(huán)境。總結(jié)上述試驗結(jié)果,得出化學(xué)計量系數(shù)Yss-p,隨著溫度變化的函數(shù)表達(dá)形式。
　　 當(dāng)水溫恢復(fù)到20℃時,EBPR系統(tǒng)得以恢復(fù)的主要原因是GAOs的生長受到了抑