反硝化除磷菌馴化培養(yǎng)方式研究

駱燕萍 李 琳 王小翠

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

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)采用SBR反應(yīng)器直徑為 0.29m,高0.3m,有效容積約19.5 L。采用瞬時(shí)進(jìn)水方式,周期進(jìn)水比為0.67,周期換水量為13.2 L,反應(yīng)器設(shè)有攪拌器。反應(yīng)器以石英砂塊作為微孔曝氣頭,采用電磁曝氣機(jī)曝氣,以轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)曝氣量。反應(yīng)器夏季置于室溫狀態(tài)下,冬季時(shí)反應(yīng)器內(nèi)置恒溫加熱裝置,反應(yīng)器示意圖見圖1。

1.2 試驗(yàn)用水和水質(zhì)

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

試驗(yàn)水樣采用學(xué)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(shí)根據(jù)不同階段試驗(yàn)需要,配置成設(shè)定濃度COD,氮和磷的污水。

2 結(jié)果與討論

本試驗(yàn)采用兩種不同方式的馴化培養(yǎng)反硝化除磷菌。方式一根據(jù)兩類聚磷菌理論,采用先富集培養(yǎng)兩類聚磷菌,然后篩選出反硝化除磷菌。方式二根據(jù)同樣的理論,采用四個(gè)階段進(jìn)行反硝化除磷污泥的培養(yǎng)。

2.1 方式一結(jié)果分析

本培養(yǎng)方式的出發(fā)點(diǎn),是在培養(yǎng)初期盡量避免反硝化菌存在,具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(yùn)行兩個(gè)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(jù)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(yǎng)各個(gè)階段監(jiān)測(cè)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(shí)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(yùn)行的刺激下,以氧為電子受體的聚磷菌在活性污泥中已經(jīng)成為優(yōu)勢(shì)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(duì)磷的去除效果。在第二階段前14 d雖然出現(xiàn)了缺氧反應(yīng)后出水磷濃度高于進(jìn)水磷濃度的情況,但在各反應(yīng)周期均能觀測(cè)到缺氧段的吸磷現(xiàn)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(jìn)行反硝化除磷。

2.2 方式二結(jié)果分析

此培養(yǎng)方式的特點(diǎn)是逐步增加缺氧時(shí)間,具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見圖5。

各個(gè)階段監(jiān)測(cè)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(jié)束時(shí)釋磷量達(dá)到了10.2 mg/L,然而好氧末端時(shí)的磷酸鹽含量?jī)H為0.7 mg/L,磷的去除率已經(jīng)達(dá)到了94%。這表明污泥中的聚磷菌通過馴化培養(yǎng)已經(jīng)成為了微生物群體中的優(yōu)勢(shì)菌種。

第二階段反硝化污泥的培養(yǎng)由圖7可知,缺氧段同時(shí)出現(xiàn)了磷的吸收和反硝化脫氮現(xiàn)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(fù),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(yǎng)由圖8可知,隨著缺氧段時(shí)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(jīng)可以觀測(cè)到明顯的反硝化除磷現(xiàn)象。

第四階段反硝化污泥的培養(yǎng)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(yùn)行周期數(shù)的增加而增加,并最終分別穩(wěn)定在5.6 mg/L和8.2 mg/L。該階段內(nèi)的磷酸鹽去除率在76%左右。

3 結(jié)語

本文詳細(xì)介紹了兩種不同類型的反硝化除磷菌的馴化培養(yǎng)方式,并對(duì)反硝化除磷菌的培養(yǎng)過程進(jìn)行了詳細(xì)研究,得到如下結(jié)論:兩段式培養(yǎng)方法(A/O+A/A)和四段式培養(yǎng)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(dá)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(xù)污水—廢水處理技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)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(huán)境科學(xué)與技術(shù),2008(4):110-115.