SBR系統(tǒng)在低溫條件下的廢水生物除磷性能及除磷途徑分析.pdf

1、生物除磷工藝是一種經(jīng)濟(jì)有效地控制水體富營養(yǎng)化的手段，在全世界范圍的污水處理廠被廣泛應(yīng)用。但在實(shí)際工程中，生物除磷工藝穩(wěn)定性較差。溫度是影響生物除磷工藝的重要參數(shù)，在溫度低于10℃的低溫環(huán)境，有大量生物除磷失效的報道。本研究考察了低溫運(yùn)行的生物除磷系統(tǒng)的性能，分析低溫條件下生物除磷反應(yīng)器中的微生物群落結(jié)構(gòu)、功能微生物、聚磷污泥活性以及磷去除途徑的特異性，從生物去除和生物誘導(dǎo)的化學(xué)去除等方面分析低溫對磷的去除機(jī)制的影響。
　　在5℃條

2、件下啟動生物除磷反應(yīng)器，發(fā)現(xiàn)低溫條件下通過A/O方式運(yùn)行的SBR可以實(shí)現(xiàn)聚磷菌在反應(yīng)器中的富集，反應(yīng)器啟動所需的時間為31d。溫度越低，反應(yīng)器啟動需要的時間和污泥齡越長。5℃的生物除磷反應(yīng)器在穩(wěn)定運(yùn)行后，對磷酸鹽的去除率在85％左右，15℃的SBR除磷效率為95%，而25℃的除磷反應(yīng)器磷酸鹽的平均去除率為78%。
　　污泥齡對低溫生物除磷系統(tǒng)的性能有很大影響。在5℃，將反應(yīng)器的污泥齡從30d降到15d后，生物除磷的性能嚴(yán)重惡化，聚

3、磷菌逐漸從反應(yīng)器中被洗出。通過模型計(jì)算低溫生物除磷反應(yīng)器適宜的污泥齡，發(fā)現(xiàn)5℃時生物除磷反應(yīng)器的洗出污泥齡為12d，穩(wěn)定污泥齡為18d，即在5℃要獲得穩(wěn)定高效的生物除磷性能，必須保證反應(yīng)器的污泥齡在18d以上。
　　低溫生物除磷系統(tǒng)中聚磷菌的代謝受到了pH的影響。厭氧釋磷能力隨著pH的升高而加強(qiáng)。pH在6和8之間變化時，乙酸吸收和PHB的合成能力也隨著 pH升高而加強(qiáng)，但是當(dāng)pH升高到8.5時，聚磷酸鹽分解釋放的能量主要用于克服細(xì)

4、胞膜兩側(cè)電勢差（?Δ），導(dǎo)致 PHB合成動力不足，從而抑制了好氧段磷的吸收。在 pH為8時，生物除磷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了充分的釋磷和吸磷，并取得了最好的除磷效果。在不同 pH下長期運(yùn)行生物除磷反應(yīng)器，發(fā)現(xiàn) pH影響了生物除磷系統(tǒng)的微生物種群結(jié)構(gòu)。在酸性條件下（pH為6）長期運(yùn)行的生物除磷系統(tǒng)中聚糖菌大量存在；而 pH為8時，聚磷菌在活性污泥中占有優(yōu)勢地位。
　　發(fā)現(xiàn)低溫條件下 EPS對磷的去除起重要作用。5℃時，平均每個運(yùn)行周期通過 EPS

5、去除的磷達(dá)到2.4mg，EPS去除的磷占磷去除總量的13%。而15和25℃通過磷酸鹽沉淀在 EPS表面富集而去除的磷分別占磷去除總量的4.2%和4.8%。低溫條件下有利于磷酸根與金屬結(jié)合生成沉淀并附著在 EPS中。在不同溫度生物除磷系統(tǒng)中，通過微生物代謝和聚磷菌過量吸收進(jìn)行的胞內(nèi)磷去除均占主導(dǎo)作用，達(dá)到磷去除總量的80%以上。在15℃，生物除磷系統(tǒng)通過微生物的胞內(nèi)作用去除的磷最多，典型周期 SBR反應(yīng)器通過微生物的胞內(nèi)作用去除的磷為18

6、.2mg，除磷效率也達(dá)到了95%。
　　應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)考察了低溫運(yùn)行的生物除磷系統(tǒng)在微生物群落結(jié)構(gòu)和功能微生物的特異性。FISH技術(shù)結(jié)合反應(yīng)器運(yùn)行的結(jié)果顯示，5℃條件下，較短的污泥齡（15d）容易造成聚磷菌洗出，維持較長的污泥齡有利于聚磷菌的富集。5℃，污泥齡為30d的生物除磷反應(yīng)器中聚磷菌含量最高，在活性污泥微生物中約占64.3%。應(yīng)用PCR-DGGE技術(shù)考察了溫度對生物除磷系統(tǒng)功能微生物的影響，發(fā)現(xiàn)不同溫度的生物除磷反應(yīng)器

7、功能微生物有差異，5、15和25℃條件下運(yùn)行的的生物除磷反應(yīng)器中都存在的功能微生物為Uncultured beta proteobacterium gene for16S rRNA clone:OS1L-4和Gemmatimonas aurantiaca。Uncultured actinobacterium clone GCP18大量存在于25℃的生物除磷反應(yīng)器中，在5℃的生物除磷反應(yīng)器中，Tetrasphaera elongata的含