反硝化聚磷菌与传统聚磷菌富集及代谢特性比较

论文摘要

在传统好氧聚磷菌（Phosphorus-accumulating Organisms,简称PAOs）及反硝化聚磷菌（Denitrification Phosphorus-accumulating Organisms,简称DNPAOs）富集的系统中,分别研究了三种有机碳源对系统除磷速率、除磷效率及生物代谢特性的影响,以确定聚磷菌的代谢特性和有利于生物除磷的碳源种类。在传统PAOs富集的SBR系统内,进行不同碳源条件下（其他条件相同）的释磷、吸磷试验,结果表明:三种碳源按除磷效率大小排序为:乙酸钠（99.5%）>丙酸钠（93.4%）>葡萄糖（91.5%）,乙酸钠为碳源时出水水质最好,乙酸钠为最佳碳源;按厌氧段结束时释磷量排序为:乙酸钠（37.8mg/L）>丙酸钠（33.0mg/L）>葡萄糖（31.6mg/L）,按出水含磷量大小排序为:乙酸钠（0.04mg/L）<丙酸钠（0.53mg/L）<葡萄糖（0.67mg/L）;按引起的好氧吸磷量大小排序为:乙酸钠（44.9mg/L）>葡萄糖（40.5mg/L）>丙酸钠（38.9mg/L）,乙酸钠诱导的厌氧释磷量最大,且其出水水质最好,表明诱导厌氧释磷量大的碳源,其引起的好氧吸磷量也大,最终出水水质也最好。诱导厌氧平均释磷速率最大的碳源,其引起的好氧平均吸磷速率也最大,三种不同碳源诱导的平均释磷速率从大到小排序为:V乙酸钠（7.6mgP/L·h）>V丙酸钠（5.4mgP/L·h）>V葡萄糖（4.6mgP/L·h）,不同碳源引起的平均吸磷速率从大到小排序为:V乙酸钠（15.0mgP/L·h）>V丙酸钠（13.5mgP/L·h）>V葡萄糖（13.0mgP/L·h）。聚磷菌利用乙酸钠厌氧合成PHB的量最高,该体系中厌氧释磷量也最大,出水含磷量也最低。三种碳源条件下按厌氧段PHB合成量大小排序为:乙酸钠（69.3mgPHB/gMLSS）>丙酸钠（55.8mgPHB/gMLSS）>葡萄糖（31.5mgPHB/gMLSS）。乙酸钠、丙酸钠和葡萄糖作为唯一碳源时,对PHB的代谢特征为:三种碳源系统中厌氧段PHB的合成量和释磷量成线性关系,乙酸钠为碳源时其厌氧合成PHB的量与系统释磷量的线性相关性最好,该系统出水水质也最好。葡萄糖的代谢途径较复杂,其厌氧合成PHB的量和释磷量的相关性较差。在DNPAOs富集的SBR系统内,进行不同碳源条件下（其它条件相同）的释磷、吸磷试验,结果表明:厌氧段释磷量和释磷速率与有机碳源的利用情况有关,厌氧段有机碳源去除量大时,其释磷量和释磷速率也大。不同碳源厌氧段释磷量排序为:乙酸钠（29.6mgP/L）>丙酸钠（18.0mgP/L）>葡萄糖（12.4mgP/L）;厌氧平均释磷速率从大到小排序为:乙酸钠（7.4mgP/L） >丙酸钠（4.5mgP/L）>葡萄糖（3.1mgP/L）,诱导反硝化聚磷菌系统厌氧释磷的最佳碳源为乙酸钠。除磷率与最大释磷速率和最大吸磷速率无关,只与平均释磷速率和平均吸磷速率有关。葡萄糖为碳源时厌氧段CODCr去除量较少,剩余有机碳源进入缺氧段对反硝化除磷产生不利影响,其原因可能跟葡萄糖复杂的代谢途径有关。三种碳源条件下,在缺氧段反硝化聚磷菌均会分解内碳源PHB,聚磷颗粒吸收废水中的磷酸盐,且合成的糖原为下一周期的反硝化聚磷做准备。三种碳源系统厌氧合成PHB速率最大的为乙酸钠,葡萄糖其次,丙酸钠最小;不同碳源系统中,缺氧分解PHB最大速率以乙酸钠最大,丙酸钠其次,葡萄糖最小,可见PHB厌氧最大合成速率大,并不能导致缺氧段PHB最大分解速率大。出水水质只跟厌氧PHB平均合成速率和缺氧PHB平均分解速率有关,而跟厌氧PHB最大合成速率和缺氧PHB最大分解速率无关,且厌氧PHB平均合成速率大将导致缺氧PHB合成速率也大。三种碳源条件下糖原厌氧最大分解速率和缺氧最大合成速率相关性较差,糖原厌氧平均分解速率和缺氧平均合成速率相关性也很差,厌氧平均分解速率大并没有引起缺氧平均合成速率大。比较表明,DNPAOs富集的污泥系统中三种碳源都体现出厌氧段释磷量、释磷速率比传统好氧PAOs系统低,但其出水水质都能取得较好的效果,且能实现同步除磷脱氮,因而DNPAOs在于生物去除营养物质方面更具优势。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 我国水资源现状
• 1.1.2 我国水环境状况
• 1.2 水中氮磷的来源及危害
• 1.2.1 水中氮磷的来源
• 1.2.2 氮磷对人类生活及环境造成的危害
• 1.3 强化生物除磷的研究进展
• 1.4 聚糖菌及聚磷菌的竞争
• 1.5 课题背景及研究意义
• 1.5.1 课题研究背景
• 1.5.2 课题研究的目的和意义
• 第二章 基本原理
• 2.1 传统生物除磷机理
• 2.1.1 厌氧释磷过程
• 2.1.2 好氧吸磷过程
• 2.2 传统生物脱氮机理
• 2.2.1 氨化作用
• 2.2.2 硝化作用
• 2.2.3 反硝化作用
• 2.3 反硝化除磷脱氮新技术机理
• 2.4 聚磷菌与聚糖菌的竞争机理
• 2.4.1 PAOs 与GAOs 的胞内聚合物
• 2.4.2 PAOs 和GAOs 代谢异同
• 第三章 研究内容及测定方法
• 3.1 实验内容
• 3.2 课题研究技术路线
• 3.3 实验装置、材料与方法
• 3.3.1 实验装置及设备
• 3.3.2 设备运行工况
• 3.3.3 接种污泥及配水
• 3.4 主要检测项目及分析方法
• 第四章 碳源种类对传统聚磷菌富集培养的特点研究
• 4.1 PAOS 的富集和驯化
• 4.2 碳源种类对厌氧释磷速率及好氧吸磷速率的影响
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.2.3 小结
• 4.3 传统好氧PAOS 富集系统中碳源类型对PHB 和糖原富集的影响
• 4.3.1 实验方法
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.3.3 小结
• 第五章 碳源种类对反硝化聚磷菌代谢特性的影响研究
• 5.1 反硝化聚磷菌的富集与驯化
• 5.2 碳源种类对反硝化除磷速率的影响
• 5.2.1 实验方法
• 5.2.2 结果与讨论
• 5.2.3 小结
• 5.3 碳源种类对PHB 及糖原的变化情况比较
• 5.3.1 实验方法
• 5.3.2 结果与讨论
• 5.3.3 小结
• 第六章 传统聚磷菌与反硝化聚磷菌代谢特性比较
• 6.1 传统PAOS 与DNPAOS 代谢特性比较
• 6.2 PAOS、DNPAOS 富集系统厌氧段去除单位量的碳源引起释磷量比较
• 6.3 小结
• 第七章 结论
• 7.1 厌氧/好氧SBR 中PAOS 占优势的实验表明
• 7.2 厌氧/缺氧SBR 反硝化聚磷菌占优势的实验表明
• 7.3 传统聚磷菌和反硝化聚磷菌代谢特性比较
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 发表论文
• 科研情况
• 致谢