反硝化除磷菌馴化培養方式研究

駱燕萍 李 琳 王小翠

隨著水體富營養化問題的日益嚴重,如何更好的去除污水中氮磷等營養性元素是目前污水處理領域的研究熱點之一。反硝化除磷技術由于具有碳源需求低、能耗小、污泥產量低等特點,可以解決傳統脫氮除磷工藝中的碳源不足等問題,成為生物脫氮除磷領域的研究熱點[1]。反硝化除磷工藝能夠完整進行的前提是反硝化除磷菌的成功馴養,當前對于反硝化除磷污泥的馴化方式研究較少。本試驗采用兩種方式分別培養反硝化除磷污泥,以期獲得較快的反硝化除磷污泥培養方式。

1 材料與方法

1.1 試驗裝置

試驗采用SBR反應器直徑為 0.29m,高0.3m,有效容積約19.5 L。采用瞬時進水方式,周期進水比為0.67,周期換水量為13.2 L,反應器設有攪拌器。反應器以石英砂塊作為微孔曝氣頭,采用電磁曝氣機曝氣,以轉子流量計調節曝氣量。反應器夏季置于室溫狀態下,冬季時反應器內置恒溫加熱裝置,反應器示意圖見圖1。

1.2 試驗用水和水質

本試驗接種污泥來自武漢市某啤酒廠經脫水壓濾后的污泥,經活化后配成濃度為3500mg/L的活性污泥。

試驗水樣采用學校生活污水為基本水樣,污水COD,NH4+-N,PO43--P濃度分別為:210mg/L～320mg/L,24 mg/L～36 mg/L和7 mg/L～9 mg/L,同時根據不同階段試驗需要,配置成設定濃度COD,氮和磷的污水。

2 結果與討論

本試驗采用兩種不同方式的馴化培養反硝化除磷菌。方式一根據兩類聚磷菌理論,采用先富集培養兩類聚磷菌,然后篩選出反硝化除磷菌。方式二根據同樣的理論,采用四個階段進行反硝化除磷污泥的培養。

2.1 方式一結果分析

本培養方式的出發點,是在培養初期盡量避免反硝化菌存在,具體試驗設計如圖2所示。

第一階段好氧DO控制在3 mg/L～4 mg/L,MLSS為3500mg/L,每天運行兩個周期。第二階段在缺氧段加入含磷20mg/L,不含COD的模擬廢水,并根據需要加入20mg/L的硝酸鹽溶液。第三階段在缺氧段加入一定量的硝酸鹽溶液。

污泥培養各個階段監測情況如下:

第一階段為厭氧/好氧聚磷菌的馴化,從圖3可看出,第5 d水中有41%的磷在好氧條件下被吸收,這說明污泥本身就含有一部分好氧聚磷菌。在第30d時水中磷酸鹽在好氧條件下能夠完全去除,這說明在厭氧/好氧交替運行的刺激下,以氧為電子受體的聚磷菌在活性污泥中已經成為優勢菌屬。

第二、三階段是厭氧/缺氧反硝化聚磷菌的馴化。圖4(前22 d為第二階段,22 d后為第三階段)反映了第二、三階段對磷的去除效果。在第二階段前14 d雖然出現了缺氧反應后出水磷濃度高于進水磷濃度的情況,但在各反應周期均能觀測到缺氧段的吸磷現象。這也說明了聚磷菌中的一部分的確可以在缺氧條件下利用硝酸鹽作為電子受體進行反硝化除磷。

2.2 方式二結果分析

此培養方式的特點是逐步增加缺氧時間,具體試驗設計見圖5。

各個階段監測情況如下:

第一階段是厭氧/好氧聚磷菌的富集,由圖6可知,厭氧段結束時釋磷量達到了10.2 mg/L,然而好氧末端時的磷酸鹽含量僅為0.7 mg/L,磷的去除率已經達到了94%。這表明污泥中的聚磷菌通過馴化培養已經成為了微生物群體中的優勢菌種。

第二階段反硝化污泥的培養由圖7可知,缺氧段同時出現了磷的吸收和反硝化脫氮現象,這也表明了一部分反硝化聚磷菌的活性在缺氧條件下得到恢復,只是微生物吸磷和反硝化脫氮的量都不大。此階段磷酸鹽去除率為90%。

第三階段反硝化污泥的培養由圖8可知,隨著缺氧段時間的增加,微生物在缺氧段的吸磷量和反硝化脫氮量都同步增加,表明反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的比例開始增加。已經可以觀測到明顯的反硝化除磷現象。

第四階段反硝化污泥的培養見圖9,在本階段中,缺氧段的磷酸鹽吸收量和硝酸鹽脫氮量隨著運行周期數的增加而增加,并最終分別穩定在5.6 mg/L和8.2 mg/L。該階段內的磷酸鹽去除率在76%左右。

3 結語

本文詳細介紹了兩種不同類型的反硝化除磷菌的馴化培養方式,并對反硝化除磷菌的培養過程進行了詳細研究,得到如下結論:兩段式培養方法(A/O+A/A)和四段式培養方法(A/O+A/O/A/O)均能有效的馴化富集反硝化除磷菌,反硝化除磷菌在除磷菌中可達到較高比例,反硝化除磷體系具有良好的反硝化脫氮和除磷性能。

[1]郝曉地.可持續污水—廢水處理技術[M].北京:中國建筑工業出版社,2006.

[2]周康群,劉 暉,孫彥富,等.反硝化聚磷菌的富集及富集污泥活性研究[J].環境科學與技術,2008(4):110-115.