好氧反硝化聚磷菌强化MBR反应器脱氮除磷实验研究

来源 :西南交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jinglwwb33
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近年来,水体富营养化已成为我国水污染控制的环境焦点问题。2015年,国务院颁布了《水污染防治行动计划》;2017年,四川省颁布实施了《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/2311-2016),对氮、磷等的排放限制更为严格,这也对污水处理工艺提出了更严苛的标准。许多城镇污水处理厂必须提高脱氮除磷效率,即提标建设以达到新的废水排放标准。因此,强化脱氮除磷是城镇污水处理厂的迫切需求。好氧反硝化聚磷菌能成功解决传统工艺中脱氮、除磷两过程在时间和空间上难以统一的问题,进而实现脱氮除磷的同步进行。本课题研究结果给城镇污水处理厂强化脱氮除磷提供了高效的ADPB菌种资源,为好氧反硝化除磷技术强化MBR反应器处理生活污水脱氮除磷效果提供了一定的理论支持。论文针对连续的好氧曝气环境中的好氧反硝化聚磷菌组成及强化MBR反应器脱氮除磷技术展开研究。采用微生物纯培养的方法,从A2/O系统的曝气生化池中采集活性污泥,利用微生物分离筛选方法筛选好氧反硝化聚磷菌,并通过16Sr RNA基因测序分析以鉴定物种,分析好氧反硝化聚磷菌的多样性,开展脱氮除磷实验测定ADPB菌株脱氮除磷能力,复筛出优势菌株,同时开展菌株的生态影响因子研究和包埋固定化技术研究;并构建小型MBR反应器,投入固定化ADPB小球,初步验证其脱氮除磷效果。得到以下结论:(1)从成都市合作污水处理厂A2/O系统的曝气生化池中采集活性污泥,利用反硝化培养基富集,BTB平板培养基分离纯化,利用PHB染色与异染颗粒染色实验等方法初步筛选出25株好氧反硝化聚磷菌,并通过16S r RNA基因测序,鉴定分离菌株的种属情况,分析好氧反硝化聚磷菌的多样性。通过16S r RNA基因序列分析与鉴定,菌株种类多样丰富,分属于2个纲、4个目、5个属、14个种,Acinetobacter属的ADPB最多,共有15株,其次是Pseudomonas与Delftia属,均为4株,而Aeromonas属和Citrobacter属各仅有1株;菌株SW18NP24经初步鉴定为潜在新种,它的序列与菌株Pseudomonas poae strain 4G250(JF820107)序列的比对,具有最高相似度为97.04%,结合相关的生理生化实验结果,鉴定为潜在新种,命名为Pseudomonas lengen sp.nov。(2)经过脱氮除磷实验,发现25株菌株的脱氮率为:35.07%~74.03%;除磷率为:35.20%~82.32%。即本研究分离到的ADPB菌株脱氮除磷活性较高,并复筛出脱氮除磷降解效果最好的菌株为SW18NP2、SW18NP21;通过pearson相关分析得出其脱氮除磷能力具有显著相关性(P<0.05);通过单因素方差分析(ANOVA)方法得出25株ADPB菌株适应的生长环境均偏碱性,且生长量差异不大。(3)以高效反硝化聚磷菌SW18NP2、SW18NP21,以及新种SW18NP24为实验菌株,探讨各生态影响因子:温度、p H、摇床摇速、碳源对其生长及脱氮除磷性能的影响,结论如下:3株菌株均在牛肉膏蛋白胨培养基中培养4h后开始进入对数期,在16 h后相继进入稳定期。故选择12 h作为菌悬液的培养时间;三株菌株的最适生长环境条件分别如下:SW18NP2于p H为7、28℃、150 r/min下脱氮除磷率达到77.7%、97.7%;SW18NP21于p H为7、33℃、150r/min下脱氮除磷率达到82.8%、97.6%;SW18NP24于p H为8、23℃、130 r/min下脱氮除磷率达到81.1%、98.7%;三株菌株的最适应培养基碳源(乙酸钠)浓度均为2800mg/L左右。(4)基于物理化学性能评价,实验得到固定化小球的最佳的包埋材料为海藻酸钠,浓度为4%w/v,最佳的小球投加量为60g/L,其脱氮除磷率分别达到85.9%与99.1%。(5)利用MBR小型反应器进行固定化小球应用于生活污水处理的实验,实验结果表明:系统进入相对稳定状态时(约系统运行140 h),活性污泥沉降比SV30约为15%,镜检可观察到钟虫;出水水质为CODcr=22.67mg/L,NH4+-N=0.92mg/L,TP=0.01mg/L,TN=13.85mg/L,其中总氮未能达到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/2311-2016)的排放标准;投加小球的76 h(约系统运行216 h)后,SV30=12%左右,各指标出水浓度分别为CODcr=8.33 mg/L,NH4+-N=0.86 mg/L,TP=0.22 mg/L,TN=8.45 mg/L,各指标均能达到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/2311-2016)的排放标准;同比于投加小球前,总氮指标能实现达标排放,氨氮去除效果趋于稳定,COD和总磷的去除效果更佳。这说明本课题所制得高效好氧反硝化聚磷菌固定化小球有一定强化MBR系统脱氮除磷的功能,具有应用于实际生活污水处理的潜力与前景。
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