硫循環協同反硝化除磷菌生物除磷機理及工藝研究

《硫循環協同反硝化除磷菌生物除磷機理及工藝研究》是依託中山大學，由呂慧擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：硫循環協同反硝化除磷菌生物除磷機理及工藝研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：呂慧
• 依託單位：中山大學

中文摘要

本項目在SANI工藝（硫酸鹽還原-自養反硝化-硝化一體化工藝）基礎上，培養馴化硫循環協同反硝化聚磷菌（S-DPAOs），實現工藝同步脫氮除磷效能並研究硫循環協同反硝化生物除磷機理。本項目採用序批式活性污泥反應器（SBR），實現S-DPAOs生物同步脫氮除磷工藝效能並研究其控制策略；通過對進出水及反應器內關鍵參數指標的定期檢測，評估工藝效能及污泥減量效果；藉助分子生物學分析及微觀檢測手段研究S-DPAOs污泥微生物種群特徵及物理化學特性；通過批式實驗及微電極原位測定，分析基質在生物除磷過程中的遷移、轉化規律及其反應動力學；通過對S-DPAOs細胞內含物的測定分析，揭示其在生物除磷過程中的代謝機制；探明硫循環協同反硝化除磷機理，進一步最佳化S-DPAOs除磷工藝的設計及運行工況。通過以上研究，為S-DPAOs的研究及硫循環協同反硝化生物除磷工藝的成功套用奠定理論與實驗基礎。

結題摘要

國家經濟社會的發展已經受到水資源問題的嚴重製約，而解決淡水資源問題的一個有效方法就是開發利用海水，與此同時，“水質性缺水”問題的日益突顯，致使污水排放的標準被不斷提高，污水處理技術也需要進一步開發，且對於海水綜合利用所產生廢水的處理問題也受到越來越多的關注。DS-EBPR工藝是在SANI工藝基礎上開發出來的可達到同步脫氮除磷效果的含鹽廢水處理工藝，該工藝以硝酸鹽作為電子受體進行吸磷反應。 本課題以含鹽人工配水作為處理對象，以SBR作為運行反應器，首先研究了DS-EBPR工藝在760天的長期運行的處理效果，結果表明系統具有良好的脫氮除磷效果。釋磷時間和吸磷時間分別達到7 h和2 h，有機物的生物消耗量達到27.9 mg C/g VSS左右，生物吸磷速率達到5.82 mg P/g VSS/d左右，硝酸根的去除率達到95%以上。Poly-S的生物轉化形式在反應器運行至穩定階段後期400多天時，在厭氧階段由儲存轉變為消耗，在缺氧階段由消耗轉變為儲存。且數據顯示PHA和糖原的變化與poly-S的變化存在明顯的內在聯繫。通過454高通量測序和FISH試驗，在DS-EBPR系統中沒有檢測到傳統的PAO，但檢測到SRB和反硝化細菌的存在，說明了DS-EBPR系統功能微生物與傳統EBPR系統明顯不同。 批次試驗研究了碳硫比、硝酸根投加量和不同碳源對DS-EBPR工藝的影響，結果顯示最佳碳硫比為150/200，通過ATP能量理論計算，發現poly-S在DS-EBPR系統中理論上可作為能量儲備物質。硝酸根投加量試驗結果顯示硝酸根投加量在20-40 mg N/L之間均可取得良好的脫氮除磷效果。不同碳源試驗結果顯示DS-EBPR系統的最佳碳源為乙酸，乙酸為碳源時系統有最大碳源利用效率0.036 mg P/mg C及最大反硝化除磷效率0.344 mg P/mg N。不同初始pH的批次試驗結果顯示在偏酸性或鹼性初始pH下，系統pH均向中性pH調整，且poly-S的轉化形式在pH為7.5時發生轉變。在厭氧階段，釋磷過程與PHA顯著相關，在缺氧階段吸磷過程與poly-S顯著相關。 為進一步研究DS-EBPR系統的最佳化方式，對DS-EBPR活性污泥進行了顆粒化培養，經過400天的SBR顆粒污泥培養，系統表現出良好的脫氮除磷效果，周期時間相對絮體反應器明顯縮短。