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1、利用亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的筛选与富集 摘要：依据DPB原理，利用SBR动态反应器和静态释/聚磷装置。以A2/O工艺厌氧段污泥为种泥，研究以亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的筛选与富集，同时对选择、富集污泥的反硝化聚磷性能进行了考察。结果表明：利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌存在于A2/O厌氧段污泥中，通过厌氧/好氧和厌氧/缺氧方式运行后，聚磷菌总数由1.4103个/ml增加到3.2104个/ml，其中反硝化聚磷菌占聚磷菌总数的比例也由14.5%提高到81%，磷酸盐和亚硝酸盐去除率分别由最初的8.65%、7.55%上升到91%、95.62%；筛选与富集利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚
2、磷菌时，缺氧段进水COD的浓度须控制在10mg/l以下；当体系处于稳定状态，且亚硝酸盐氮浓度高达30mg/l时，并末对反硝化聚磷菌的生存产生抑制和体系运行产生干扰，此时磷酸盐出水低至1.06mg/l。关键词：A2/O工艺：亚硝酸盐：反硝化聚磷菌Screening and enrichment of denitrifying phosphorus accumulating bacteria(DPB) using nitrite as electronic acceptorZhou Kangqun, Liu Hui, Sun Yanfu, Tao xueqin, Zhou Yiping, Liu
3、jieping(Department of Environment Science and Engineering, Zhongkai Agrotechnical College, Guangzhou,510225 )Abstract: In this paper, according as the denitrifying phosphorus bacteria(DPB) principle, dynamic SBR reactor and static releasing/accumulating phosphorus installation were investigated. The
4、 anoxic sludge of A2/O technology was used as inoculum. The screening and enrichment of denitrifying phosphorus accumulating bacteria(DPB) using nitrite as electronic acceptor and its characteristics were studied. The result shows: the DPB using nitrite as electronic acceptor indeed lies in the anox
5、ic sludge of A2/O technology. After anaerobic/aerobic and anaerobic/anoxic stages, the amount of PAO increases from 1.4103 to 3.2104.The ratio of DPB to PAO improves from 14.5% to 81%. The removal efficiency of phosphate and nitrite rises from 8.65%、7.55% to 91%、95.62% respectively； when the DPB usi
6、ng nitrite as electronic acceptor is screened and enriched, the COD concentration of influent in the anoxic stage must be controlled below 10mg/l;The existence of DPB is not restrained and the system is not disturbed when the system is stable and the nitrite concentration reaches as high as 30mg/l.A
7、t the same time the concentration of phosphate in the effluent is below 1.06mg/l.Key word: A2/O technology; nitrite; denitrifying phosphorus accumulating bacteria(DPB)导言污水的生物除磷工艺因其具有经济性的优势而得到广泛的运用，在生物除磷过程中起着关键的作用是聚磷菌。最近新加坡的J.Y.Hu1 等人的研究中提出了有3种聚磷菌：（1）一种只能利用氧作为电子受体的聚磷菌，记为P0；（2）另一种是既可以利用氧又利用硝酸盐作为电子受体的聚
8、磷菌，记为PON；（3）还存在一种利用氧、硝酸、亚硝酸盐作为电子受体的聚磷菌，记为PONn。传统生物除磷工艺中的聚磷菌是PO，这类微生物能够以氧作为电子受体，将废水中的磷聚集在细胞内以聚磷的形式储存2。Kuba等人从动力学性质上对两类聚磷菌P0和PON进行了比较，认为以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌有着和好氧聚磷菌同样高的强化生物除磷性能3-4。王爱杰5提出可以利用NO-2-N作为电子受体完成反硝化脱氮聚磷过程，其特点是运行周期短、释放磷聚磷速度快，联合亚硝酸盐型硝化技术，将硝化控制在亚硝酸盐阶段，就可以实现两段活性污泥系统-短程硝化反硝化聚磷工艺，可以进一步节省耗氧量和碳源，减少剩余污泥量
9、。因此，利用利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌的选择和富集就成了短程同步反硝化聚磷工艺首先要解决的问题。本研究依据DPB原理，利用SBR动态反应器和静态释/聚磷装置，以A2/O工艺厌氧段污泥为种泥，研究以亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的筛选与富集，同时跟踪富集过程中聚磷菌数量及反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例的变化，并考察富集后污泥的反硝化除磷的性能。1试验材料与方法1.1 试验设备1.1.1 动态SBR厌氧/缺氧反应器，有效容积35L,内设黏砂曝气头,采用鼓风曝气,反应器中同时设有搅拌器在厌氧和缺氧环境下使污泥处于悬浮状态(见图1)。Fig.1 the dynamic SBR reactor1
10、.1.2释放磷装置（1）静态好氧反应装置，有效容积1L（(见图2)( 2 ) 静态缺氧反应装置，有效容积1L (见图3)Fig.2 the static anaerobic/aerobic installation Fig.3 the static anaerobic/anoxic reactor installation1.2 试验材料1.2.1试验人工合成废水（表 1）表1 试验人工合成废水成份 Table 1 the composition of synthetic wastewater in the experiment 人工合成废水成份微量元素组成基质种类浓度（mg/L）组成浓度（g
11、/L）COD(NaAc)150250FeCl31.5N(NH4Cl)14CuSO40.03P(K2HPO4)612KI0.18MgSO445MnCl20.12ZnSO40.12KCl18CoCl30.15碱度（CaCO3）60EDTA10微量元素0.9mL注：试验用水应尽量降低水中溶解氧对试验厌（缺）氧环境影响1.2.2 SBR反应器供试活性污泥取自运行良好的污水处理厂A2/O工艺厌氧段污泥1.2.3 细菌计数供试活性污泥取自SBR反应器一定去除率时厌氧段污泥1.3试验方法和步骤1.3.1驯化与富集以亚硝酸盐为电子受体选择和富集反硝化聚磷菌，分三阶段在室温2526进行。第一阶段将1.2.2的活
12、性污泥与1.2.1的人工合成废水混合后，MLSS控制在3500mg/L左右，以厌氧/好氧方式启动运行，其目的是为活化出高效的好氧聚磷效果的污泥，该阶段泥龄控制在8天左右，好氧段ORP（氧化还原电位）控制在80100mV，厌氧ORP控制在150220mV，每天运行4周期，每个周期6小时（包括厌氧3小时、好氧2小时、其它约1小时），共运行20周期，目的是对系统中的活性污泥进行活化，得到具有高效的好氧除磷效果污泥，为后两阶段富集反硝化聚磷菌做准备。第二阶段采用厌氧/缺氧方式运行，即将第一阶段的污泥与1.2.1的人工合成废水混合后进行厌氧3小时释磷，经过沉淀排水后加入不含COD的人工合成废水，泥水混合
13、后使水中的COD尽量在50mg/l之下6，同时向系统投加一定量的亚硝酸盐使N:P=2:1时进入4小时缺氧聚磷，每天运行3周期，该阶段中泥浓度控制在35004000 mg/L，污泥龄为18天左右，缺氧ORP在-100-150mV，厌氧ORP在-150-220mV，共运行102周期，该阶段的目的是去除常规反硝化菌（仅有反硝化作用而无聚磷作用的菌）,同时对利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌进行选择和富集。第三阶段采用厌氧/缺氧/沉淀运行方式，即将第二阶段的污泥与1.2.1的人工合成废水混合后进行厌氧3小时释磷，经过沉淀排水后加入溶解氧较低的水, 同时向系统投加一定量的亚硝酸盐使N:P=2:1缺氧聚
14、磷4.5小时，该段中污泥浓度为35004000 mg/L泥龄控制在18天左右，每天运行3周期，共运行35周期,其目的在第二阶段反硝化聚磷菌已经富集到一定量的基础上，保持体系稳定性，同时进一步提高体系的反硝化除磷的性能。1.3.2第一和第二阶段驯化后的活性污泥在好氧、缺氧条件下的聚磷效果将1.3.1步骤中第一和第二阶段培养驯化的泥水混合液在SBR厌氧/缺氧反应器经过3小时厌氧释磷后，分别置于两个1L容积的静态厌氧/好氧反应装置和静态厌氧/缺氧反应装置内，分别在好氧和缺氧状态下利用氧气和亚硝酸盐为电子受体进行聚磷, 亚硝酸盐投加量与磷酸盐为N:P=2:1。1.3.3细菌计数采用标准菌落计数法，聚磷
15、菌筛选培养基配方7：醋酸钠3.68g，磷酸氢二钠28.73mg，氯化氨57.27mg，硫酸镁131.82mg，硫酸钾26.74mg，二氯化钙 17.2mg，HEPES buffer 12g，琼脂18-20g，pH=7.0，1000ml蒸馏水。1.4指标分析方法 PO43-P采用钼锑抗分光光度法;NO2N采用N-(1-萘基)乙二胺光度法；MLSS采用滤纸重量法；COD采用快速测定法 ORP采用TS-2手提式氧化还原电位仪2结果与讨论2.1第一阶段聚磷菌的活化以及磷酸盐去除率的变化由图4可知，体系在厌氧/好氧方式下运行，磷酸盐的去除率由开始的58.8%经过20周期运行提高到96.7%。结合表2中所跟踪的细菌总数中初期的2.4105个/ml上升第20周期的3.2107个/ml，数量增加为原来的133倍。说明聚磷菌在传统的A2/O工艺中己存在,通过厌氧/好氧20周期的运行后好氧聚磷菌不仅在数量而且在功能方面得以增强，这为后两阶段利用亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的选择与富集创造了条件。Fig.4 the changing process of the phosphate removal efficiency during the first period 表2 第一阶段聚
