发酵型和非发酵型反硝化聚磷菌的鉴定及代谢机理
聚磷菌除磷探秘
聚磷菌除磷探秘生物除磷剖析1，生物除磷基本原理城市污水中磷通常以有机磷，磷酸盐或聚磷酸盐的形式存在。
活性污泥组成中C:N:P约为46：8：1.如果污水中的有机物和营养物质（氮，磷）维持这个比例，则污水中N和P可全被活性污泥发去除。
但一般城市污水中的N和P的浓度往往大于上述比例，其中用于微生物细胞合成的P一般只占进水总P量的15%~20%。
根据研究发现，活性污泥在厌氧——好氧交替变换过程中，原生动物等生物不发生变化，只有异养型生物相中的小型革兰氏阴性短杆菌——聚磷菌，大量繁殖。
聚磷菌虽然是好氧菌，但竞争能力很差，生长缓慢，但却能在细胞内贮存聚β羟基丁酸（PHB）和聚磷酸盐（Poly-P）。
聚磷菌在厌氧状态下吸收低分子的有机物（如脂肪酸），同时将贮存在细胞中的聚合磷酸盐（Poly-P）中的磷通过水解而释放出来，并提供微生物生命活动所必需的能量，即聚磷菌体内的ATP进行水解，放出H3PO4和能量，ATP转化为ADP。
而在随后的好氧状态下，聚磷菌有氧呼吸，所吸收的有机物被氧化分解并产生能量，能量为ADP所获得，将结合H3PO4而合成ATP，微生物从污水中摄取磷，远远超过其细胞合成所需要的磷量，将磷以聚合磷酸盐的形式贮藏在菌体内，而形成高含量磷的活性污泥，通过排出剩余污泥，达到除磷效果，生物除磷基本过程如图所示。
生物除磷基本过程CO2+H2O溶解性有机物 O 污水 O2 能量能量H3PO4 H3PO4厌氧好氧（污泥回流）混合液沉淀剩余污泥（除磷）排水聚磷酸盐微粒异染体含碳物质生物除磷由吸磷和放磷两个过程组成。
聚磷菌在厌氧放磷时，伴随着溶解性易生物降解的有机物在菌体内储存。
若放磷时无溶解氧性易生物降解的有机物在菌体内储存，则聚磷菌在进入好氧环境中时并不吸磷，此类放磷为无效放磷。
2, 生物除磷的主要影响因素（1）温度生物除磷的温度宜大于10?，聚磷菌在低温时生长速率减慢。
与硝化和反硝化菌相比温度对微生物除磷影响较小。
非发酵菌的测定实验报告
一、实验目的1. 掌握非发酵菌的基本概念及分类；2. 熟悉非发酵菌的鉴定方法；3. 提高实验室操作技能，培养科学思维和严谨的工作态度。
二、实验原理非发酵菌是一类不发酵或不分解糖类的革兰氏阴性杆菌，主要包括假单胞菌属、不动杆菌属、产碱杆菌属、莫拉菌属、黄杆菌属等。
非发酵菌的鉴定主要通过观察菌落特征、进行生化试验、动力与鞭毛观察等手段。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：（1）非发酵菌菌种：假单胞菌、不动杆菌、产碱杆菌、莫拉菌、黄杆菌等；（2）培养基：普通琼脂平板、血琼脂平板、麦康凯琼脂平板、动力半固体培养基、氧化酶试验培养基等；（3）试剂：葡萄糖、乳糖、酵母提取物、酚红指示剂、氧化酶试剂等；（4）实验仪器：恒温培养箱、显微镜、酒精灯、无菌操作台等。
2. 实验仪器：（1）显微镜：用于观察菌落特征；（2）恒温培养箱：用于培养菌种；（3）酒精灯：用于无菌操作；（4）无菌操作台：用于无菌操作。
四、实验方法与步骤1. 菌落观察（1）将菌种接种于普通琼脂平板、血琼脂平板、麦康凯琼脂平板，分别于30℃、37℃培养24小时；（2）观察菌落特征，如菌落大小、形状、颜色、边缘、表面、透明度等；（3）记录观察结果。
2. 动力与鞭毛观察（1）将菌种接种于动力半固体培养基，30℃培养24小时；（2）观察菌种在半固体培养基中的生长情况，如是否有鞭毛、菌落是否呈指状、螺旋状等；（3）记录观察结果。
3. 氧化酶试验（1）将菌种接种于氧化酶试验培养基，30℃培养24小时；（2）观察菌种是否产生氧化酶，即菌落周围是否出现绿色；（3）记录观察结果。
4. 氧化-发酵（O/F）试验（1）将菌种接种于氧化-发酵试验培养基，30℃培养24小时；（2）观察菌种是否产生酸，即菌落周围是否出现红色；（3）记录观察结果。
5. 麦康凯琼脂平板生长情况（1）将菌种接种于麦康凯琼脂平板，30℃培养24小时；（2）观察菌种在麦康凯琼脂平板上的生长情况，如是否生长、生长速度等；（3）记录观察结果。
聚磷菌的除磷机理及影响因素
聚磷菌的除磷机理及影响因素！污水生物除磷的原理就是人为创造生物超量除磷过程，实现可控的除磷效果。
整个过程必须通过创造厌氧与好氧交替环节利用聚磷菌的作用来实现生物除磷过程。
一、聚磷菌除磷机理聚磷菌也叫做摄磷菌、除磷菌，是传统活性污泥工艺中一类特殊的细菌，在好氧状态下能超量地将污水中的磷吸入体内，使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍，这类细菌被广泛地用于生物除磷。
1）厌氧条件下释磷在没有溶解氧或硝态氮存在的条件下，兼性细菌通过发酵作用将可溶性BOD5转化为低分子挥发性有机酸VFA。
聚磷菌吸收这些发酵产物或来自原污水的VFA，并将其运送到细胞内，同化成胞内碳能源储存物质PHB，所需的能力来源于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解，并导致磷酸盐的释放。
2）好氧条件下摄磷好氧条件下，聚磷菌的活力得到恢复，并以聚磷的形式存储超过生长所需的磷量，通过PHB的氧化代谢产生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能键的形式捕集存储，磷酸盐从水中被去除。
3）富磷污泥的排放产生的富磷污泥通过剩余污泥的形式排放，从而将磷去除。
从能量角度来看，聚磷菌在无氧条件下释放磷获取能量以吸收废水中溶解性有机物，在好氧状态下降解吸收溶解性有机物获取能量以吸收磷。
除磷的关键是厌氧区的设置，聚磷菌能在短暂的厌氧条件下，由于非聚磷菌吸收低分子基质并快速同化和储存这些发酵产物，即厌氧区为聚磷菌提供了竞争优势。
这样一来，能吸收大量磷的聚磷菌就能在处理系统中得到选择性增殖，并可通过排除高含磷量的剩余污泥达到除磷的目的。
这种选择性增殖的另一好处是抑制了丝状菌的增殖，避免了产生沉淀性能较差的污泥的可能，因此厌氧/好氧生物除磷工艺一般不会出现污泥膨胀。
二、聚磷菌代谢的影响因素生物除磷中通过聚磷菌在厌氧状态下释放磷，在好氧状态下过量地摄取磷。
经过排放富磷剩余污泥而除磷，其影响聚磷菌代谢的影响因素包括：温度、pH值、厌氧池DO、厌氧池硝态氮、泥龄、CP比、RBCOD含量、糖原、HRT等。
实验：非发酵菌的鉴定
－
－ ＋
0
0 100
不动杆菌属主要菌种间的鉴别
醋酸钙 葡萄糖氧化 木糖氧化 乳糖氧化 精氨酸双水解酶 + － ＋ ＋ 鲍曼 + ＋ ＋ ＋ 溶血 琼氏 约翰逊 洛菲 － － ＋ －/＋ － － ＋ － +/－ － +/－ － － ＋ ＋ ＋
鸟氨酸脱羧酶
枸椽酸盐利用 明胶液化 生长温度: 37℃ 41℃ 42℃
实验：非发酵菌的鉴定
实验目的
1.掌握常见非发酵菌的形态、染色特性、生 化反应及鉴定依据； 2.熟悉常见的几种非发酵菌的鉴定程序及鉴 别方法。
器材和试剂
1.菌种：假单胞菌属细菌、不动杆菌属细菌 和窄食单胞菌属细菌； 2.鉴定试验：双糖管，葡萄糖OF管，枸椽 酸盐琼脂，尿素，鸟氨酸、精氨酸、赖氨 酸，明胶、七叶苷，DNA酶，硝酸盐，木 糖，乳糖，蔗糖。
方法：
1.形态观察； 2.菌落观察； 3.生化反应。
常见非发酵菌的鉴定依据
1.铜绿假单胞菌：
＋ ＋ ＋ － ＋/－ 97 97 98 0 85
单端鞭毛（三根以下） 动 力 氧化分解（O-F培养基） 葡萄糖 乳糖、蔗糖 木 糖
氧化酶
赖氨酸脱羧酶 精氨酸双水解酶
＋
－ ＋
100
0 99
鸟氨酸脱羧酶
＋
＋ － ＋ － －
＋
＋ － ＋ ＋ ＋
－
＋ ＋ ＋ － －
－
－ ＋ ＋ －
－
－ － － －
－
－ － ＋ － －
＋/－ ＋
嗜麦芽窄食单胞菌
氧化酶 动力 明胶 42ﾟC 七叶苷 赖氨酸 – + + +/+ +
反硝化聚磷菌机制总结(精制甲类)
反硝化聚磷菌机制总结本次文献总结主要来源：A2 /O工艺缺氧池中反硝化聚磷菌的比例、特性研究及菌株鉴定；Interaction of denitrification and P removal in anoxic P removal systems；反硝化聚磷菌的SBR 反应器中微生物种群与浓度变化；EBPR系统中聚磷菌与聚糖菌的竞争和调控的基础研究；反硝化聚磷菌特性与反硝化除磷工艺研究。
本次文献总结主要总结了硝化反硝化聚磷的机制，及聚磷菌释磷和聚磷速率的一种算法，简单介绍了聚磷微生物的研究。
重点介绍了在SBR反应器中一种更为详细的较好的培养富集反硝化聚磷菌的方法及其中微生物种群及其浓度的变化。
有一类聚磷菌能够利用硝酸盐作为电子载体，同时进行反硝化脱氮和聚磷，称为反硝化聚磷菌。
反硝化聚磷菌既可以利用硝酸盐作为电子受体，也可以利用氧气作为电子受体。
1、硝化反硝化作用和聚磷作用污水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮形式存在。
废水脱氮的基本原理则是利用硝化和反硝化过程，其过程如下：对于污水中磷的去除则采用聚磷菌聚磷的机制，在乙酸盐作为碳源的条件下，其过程如下：而丹麦技术大学的Henze等研究者提出了在厌氧和好氧的条件下，聚磷菌体内磷的释放（r PR）和摄取（r PU）的速率可分别用如下Monod方程表示：其中各字母代表意义如下：代表乙酸盐与磷酸盐的化学计量系数（HAC/P），为2mol/mol ;K HAC代表乙酸利用速率常数，（HAC/PAO）,kg/（kg.d）;S HAC代表乙酸质量浓度，mg/L ;K S’HAC代表乙酸去除的饱和常数，mg/L;X PAO代表聚磷菌PAO浓度，mg/L ;代表PO43-的最大比降解速率（PO43-/PAO），kg/(kg.d)；代表PAO的最大产率系数（PAO/PO43-）,kg/kg；代表磷酸盐中磷的质量浓度，mg/L;代表磷酸盐中磷的饱和常数，mg/L。
非发酵菌的鉴定程序
非发酵菌的鉴定程序1 概述非发酵菌是是指一群不能利用葡萄糖或仅能以氧化形式利用葡萄糖的革兰阴性杆菌。
大多为机会致病菌。
其中假单胞菌属的铜绿假单胞菌在肺部感染中十分重要。
近年来此类细菌从住院病人的痰、尿、血液、体液标本中的分离率日渐增高，已成为引起院内感染的重要致病菌。
2 分类：主要包括假单胞菌属、从毛单胞菌属、伯克霍尔德菌属、窄食单胞菌属、产碱杆菌属、不动杆菌属、金黄杆菌属、莫拉菌属、土壤杆菌属、无色杆菌属和食酸菌属。
非发酵菌初步分属，见表2-1.表2-1非发酵菌初步分属生化反应O-F葡萄糖氧化酶触酶尿素鞭毛动力其他特性假单胞菌属O/- +/- + +/- 极生+不动杆菌属O/- - + - 无-无色杆菌属O + + +/- 周生+ 不产生3-酮基乳糖盐酸土壤杆菌属O + + + 周生+ 产生3-酮基乳糖盐酸产碱杆菌属- + + - 周生+黄杆菌属(F) + + +/- 无- 产黄色素莫拉杆菌属- + + - 无- 对营养要求高金黄杆菌属(F) + - - 无-艾肯菌属- + - - 无- 菌落小、陷入琼脂注：+，90%以上菌株阳性；-，90%以上菌株阴性；O，为氧化反应；F，为弱发酵反应3 临床常见致病菌3.1铜绿假单胞菌3.1.1培养及形态特征：镜下菌体细长，且长短不一，优势呈球杆状或丝状，成对或短链状排列。
该菌为专性需氧菌，培养菌落特征上为多样化：在血琼脂平板上形成扁平、湿润、有金属光泽、蓝绿色、浅绿色、灰白色、β溶血（少数不溶血）的菌落，多数菌落边缘呈毛玻璃状，有生姜味；可长生绿脓素和荧光素两种色素，可形成5种不同的菌落特征：经典型、大肠杆菌型、粗糙型、黏液型、侏儒型。
在伊红-美蓝平板上呈粉红色菌落。
3.1.2生化特征：氧化酶阳性，TSI为K/A，分解葡萄糖、不分解乳糖、麦芽糖、甘露醇和蔗糖；动力、枸橼酸盐、精氨酸双水解酶和硝酸盐还原试验阳性；S、ESC试验阴性。
LYS、IND、ORN、URE、H23.1.3鉴定步骤培养菌落涂片→分纯→氧化酶试验→选择非发酵板用TDR-200B仪器进行鉴定和药敏试验→菌种鉴定率＞85%可报告。
污水处理技术之聚磷菌的除磷机理及影响因素
污水处理技术之聚磷菌的除磷机理及影响因素！污水生物除磷的原理就是人为创造生物超量除磷过程，实现可控的除磷效果。
整个过程必须通过创造厌氧与好氧交替环节利用聚磷菌的作用来实现生物除磷过程。
一、聚磷菌除磷机理聚磷菌也叫做摄磷菌、除磷菌，是传统活性污泥工艺中一类特殊的细菌，在好氧状态下能超量地将污水中的磷吸入体内，使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍，这类细菌被广泛地用于生物除磷。
1）厌氧条件下释磷在没有溶解氧或硝态氮存在的条件下，兼性细菌通过发酵作用将可溶性BOD5转化为低分子挥发性有机酸VFA。
聚磷菌吸收这些发酵产物或来自原污水的VFA，并将其运送到细胞内，同化成胞内碳能源储存物质PHB，所需的能力来源于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解，并导致磷酸盐的释放。
2）好氧条件下摄磷好氧条件下，聚磷菌的活力得到恢复，并以聚磷的形式存储超过生长所需的磷量，通过PHB的氧化代谢产生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能键的形式捕集存储，磷酸盐从水中被去除。
3）富磷污泥的排放产生的富磷污泥通过剩余污泥的形式排放，从而将磷去除。
从能量角度来看，聚磷菌在无氧条件下释放磷获取能量以吸收废水中溶解性有机物，在好氧状态下降解吸收溶解性有机物获取能量以吸收磷。
除磷的关键是厌氧区的设置，聚磷菌能在短暂的厌氧条件下，由于非聚磷菌吸收低分子基质并快速同化和储存这些发酵产物，即厌氧区为聚磷菌提供了竞争优势。
这样一来，能吸收大量磷的聚磷菌就能在处理系统中得到选择性增殖，并可通过排除高含磷量的剩余污泥达到除磷的目的。
这种选择性增殖的另一好处是抑制了丝状菌的增殖，避免了产生沉淀性能较差的污泥的可能，因此厌氧/好氧生物除磷工艺一般不会出现污泥膨胀。
二、聚磷菌代谢的影响因素生物除磷中通过聚磷菌在厌氧状态下释放磷，在好氧状态下过量地摄取磷。
经过排放富磷剩余污泥而除磷，其影响聚磷菌代谢的影响因素包括：温度、pH 值、厌氧池DO、厌氧池硝态氮、泥龄、CP比、RBCOD含量、糖原、HRT等。
非发酵菌及检验
3、检先增菌，再转 种血平板和麦康凯平板分离；脓汁、分泌物、 尿可直接种于上述培养基分离培养。
（3）鉴定：根据菌落特征、色素、 生姜气味、菌体形态、氧化酶试验等 作出鉴定。对无色素的菌株应与其他 假单胞菌鉴别。
铜绿假单胞菌的检验程序：
血液 体液
脑脊液、胸腹水、脓汁、痰、尿液 粪便
分离培养 血、麦康凯
增 菌 营养肉汤
直接涂片染色
分离培养 SS、麦康凯
初步鉴定 菌落特征，色 素 菌体形态、氧化酶
最后鉴定
生化反应
分型：血清学
噬菌体
铜绿假单胞菌的鉴定要点及与其他假单胞菌的区别
试 验 铜绿假 单胞菌 ＋ 荧光假 单胞菌 ＋ 恶臭假 单胞菌 ＋ 斯氏假 单胞菌 ＋ 嗜麦芽 假单胞 ＿ 鼻疽假 单胞菌 ＋/＿ 类鼻疽 假单胞 ＋
挑选可疑菌落
最后鉴定 生化反应
初步鉴定 KIA：底层、斜面不变 硝酸盐还原、氧化酶、 动力
不动杆菌属主要菌种生化反应特征
醋酸钙不 动杆菌 鲍曼不 动杆菌 溶血不 动杆菌 琼氏不 动杆菌 约翰逊 不动杆菌 洛菲不 动杆菌
葡萄糖氧化
木糖氧化 乳糖氧化 精氨酸双水解酶
＋
＿ ＋ ＋
＋
＋ ＋ ＋
+/_
+/_ ＿ ＋
琼氏不动杆菌
约翰逊不动杆菌
一、生物学性状
形态与染色 革兰阴性球杆菌，常成双排列， 不易退色，多数有荚膜、无芽孢、无鞭毛。 培养特性 专性需养，营养要求不高。
最适温度35℃ ，鲍曼不动杆菌42℃可生长。 血平板上 圆形凸起、2~3 mm ，光滑、边 缘整齐、灰白色的菌落，部分菌落呈黏液状（溶 血不动杆菌可形成 β -溶血环）； 不产生色素。 麦康凯平板 形成粉红色菌落。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
发酵型和非发酵型反硝化聚磷菌的鉴定及代谢机理刘晖;孙彦富;贾晓珊;周康群;刘洁萍【摘要】利用活性污泥与生物膜复合系统富集反硝化聚磷菌(DPB),并进行功能菌的分离和鉴定,同时对发酵型和非发酵型两类菌进行反硝化聚磷活性试验,以研究不同的代谢机理.结果表明:(1)在活性污泥与生物膜复合系统中分离到反硝化聚磷菌YU-1、YU-2,YU-1菌与Acinetobacter junii最相似,为非发酵型的反硝化聚磷菌,YU-2菌与Escherichia coli最相似,为发酵型的反硝化聚磷菌.(2)厌氧阶段,非发酵型的聚磷菌YU-1每生成1 mg的PHA释放的P比发酵型的聚磷菌YU-2高0.2 mg.合成PHA所需要的能量ATP大部分来自聚磷酸盐的降解,碳源大部分来源于水中的乙酸,还原辅酶NADH不是来自糖原的酵解过程.ATP、PHA的产生和NADH的来源与传统聚磷菌的代谢机理不同.(3)在缺氧阶段,非发酵型的聚磷菌YU-1每分解1 mg的PHA比发酵型的聚磷菌YU-2聚P高0.3 mg,除磷效率高12.8%,这是因为此时PHB分解产生的ATP大部分用于运输磷酸盐并合成聚磷,PHB分解产生的还原辅酶NADH用于厌氧过程所需的还原力,PHA的分解途径与传统聚磷菌的代谢机理不同.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2010(061)009【总页数】9页(P2454-2462)【关键词】发酵型;非发酵型;反硝化聚磷菌;代谢机理【作者】刘晖;孙彦富;贾晓珊;周康群;刘洁萍【作者单位】仲恺农业工程学院环境科学与工程系,广东,广州,510225;中山大学环境科学与工程学院,广东,广州,510275;仲恺农业工程学院环境科学与工程系,广东,广州,510225;中山大学环境科学与工程学院,广东,广州,510275;仲恺农业工程学院环境科学与工程系,广东,广州,510225;仲恺农业工程学院环境科学与工程系,广东,广州,510225【正文语种】中文【中图分类】X172Abstract：A complex system of activated sludge and bio-membrane system was used for enrichment of denitrifying phosphorusbacteria(DPB).DPB strains were isolated and identified.In order to study their metabolic mechanism,activity test of denitrifying and accumulating phosphorus was carried out on both fermented and non-fermented bacteria.The result shows：(1)YU-1 and YU-2 were obtained by separation of DPB with combined activated sludge and biofilm method.The former is similar toAcinetobacter j unii,a kind of non-fermented DPB and the latter similar to Escherichia coli,a kind of fermented DPB. (2) During the anaerobic stage for every 1 mg of PHA generated the phosphorus release is 0.2 mg larger for non-fermented bacteria YU-1 than the fermented bacteria YU-2.The energy required for the synthesis ofPHA is mainly from the degradation of poly-phosphate,the majority of carbon from the acetic acid, reduced coenzyme NADH not from the glycolysis process of glycogen.The mechanism for generation of ATP,PHA and NADH are different from the traditional metabolic mechanism. (3)Under anoxicenvironment for every 1 mg of PHA decomposed the phosphorus accumulation is 0.3 mg higher for nonfermented bacteria YU-1 than the fermented bacteria YU-2,which means the accumulating efficiency is12.8%higher.The reason can be that in this stage the most of ATP generated from the decomposition of PHB is used for the transport of phosphate and the synthesis of poly-phosphorus,reduced coenzyme NADH come from the breakdown of PHA for the reduction power required for anaerobic process.The mechanism of PHA decomposition is different from the metabolic mechanism of traditional phosphorus accumulating bacteria.Key words：fermented;non-fermented;denitrifying phosphorus removing bacteria;metabolic mechanism人类所面临的严重水环境问题之一是水体的富营养化,因此,控制并降低污水中的氮、磷含量是防止水体富营养化的主要任务[1-3]。
目前的污水处理厂大多采用A/A/O 法、倒置的A/A/O法,此工艺存在低效、高耗、剩余污泥产生量较大等弊端。
在污水处理厂的实际运行过程中发现有一类反硝化聚磷菌 (即DPB)[4],除磷通过厌氧/缺氧两个过程完成,首先在厌氧条件下水解细胞原生质中聚合磷酸盐为正磷酸盐(即释磷或放磷过程),同时利用污水中易降解的有机物,如挥发性脂肪酸(VFAs),合成储能物质PHA存于细胞中并获得能量;然后在缺氧并存在硝酸盐的条件下氧化细胞内储存的PHA和获得的能量,从污水中摄取过量的磷酸盐 (聚磷过程),合成高能物质ATP,聚磷与反硝化过程为一种细菌同步完成,将反硝化脱氮与生物聚磷两个彼此独立的过程合二为一。
根据反硝化聚磷原理开发的工艺有BCFS工艺、A2N双泥工艺等,考虑到聚磷菌与硝化菌的生理特性不同,本研究特采用活性污泥与生物膜复合系统工艺,而且在生物膜后设计兼性脱氧区,据此开发的系统具有如下优点：(1)氨的去除率高：DPB菌悬浮于活性污泥中,硝化菌固定在生物膜上,这样提高了世代时间较长的硝化菌生长速率,增加了系统中硝酸盐的产生量,提高了氨转化为硝酸盐的比率;(2)系统稳定：反硝化聚磷菌与硝化菌的分离解决了传统工艺中聚磷菌和硝化菌的竞争,有利于聚磷和脱氮系统的稳定和高效性; (3)启动快：生物膜区后加设兼性脱氧区,进一步降低水中的DO和COD,有利于后续缺氧反硝化聚磷区的启动;(4)能耗低：节省30%的氧,聚磷过程在缺氧阶段即可完成,无需好氧曝气;(5)进水COD浓度要求低：反硝化脱氮与生物聚磷由一个过程同步完成,反硝化过程不需要消耗大量的COD,COD浓度偏低的污水保证能正常运行;(6)处理效率高：节省50%的COD,有效地解决了城市污水中 COD浓度偏低难以正常运行的问题; (7)剩余污泥量低：剩余污泥量下降50%,由于采用活性污泥与生物膜复合系统,厌氧硝化时间长且硝化过程采用生物膜来完成,显著地降低了污泥的产生量。
目前反硝化聚磷的研究多利用SBR反应器在实验室采用人工模拟废水进行研究[5-7],利用连续流的活性污泥与生物膜复合系统,采用实际的污水进行同步反硝化脱氮聚磷的研究[8]报道不多,而对分离的反硝化聚磷菌进行筛选、鉴定,并将其分为发酵型和非发酵型两种类型进行代谢机理的研究,尚未见文献报道。
本研究依据反硝化聚磷原理,在活性污泥与生物膜复合系统中的厌氧池进行释磷,释磷后的污水混合物经过快沉池,分离后的上清液进入生物膜段进行硝化,其产生的硝酸盐作为电子受体进入缺氧段与厌氧后的富含聚磷菌的污泥混合,富集反硝化聚磷菌 (DPB),以实现同步脱氮聚磷。
富集后的污泥进行反硝化聚磷菌的分离,采用传统与现代分子生物学鉴定相结合手段确定其分类地位,同时对两种不同类型的反硝化聚磷菌进行厌氧释磷和缺氧反硝化聚磷特性的活性试验,以研究其不同的代谢机理。
本研究为深入了解反硝化聚磷菌的去除机理,开发高效、节能、低耗的同步反硝化聚磷工艺,改良传统工艺提供科学依据,丰富生物除磷的理论内涵。
1.1 试验反应装置1.1.1 活性污泥与生物膜复合系统研究采用的试验装置见图1。
进水流量为1m3·d-1,各处理单元的作用及其停留时间、ORP分别为：(1)厌氧活性污泥释磷区：反硝化聚磷菌完成磷的释放,同时可去除50%的COD,HRT为5.0 h,ORP小于-100 mV;(2)快速沉淀区：污泥沉淀并将反硝化聚磷活性污泥送入同步反硝化聚磷区,HRT为0.32 h;(3)生物膜区：完成氨氮的硝化和硝酸盐的积累,同时去除COD与BOD,HRT为2.0 h,ORP大于+200 mV;(4)兼性脱氧区：继续降低ORP和COD,降到一定值之下,以促进同步反硝化聚磷区的启动, HRT为0.6 h,ORP小于+50 mV;(5)缺氧活性污泥反硝化聚磷区：富含硝酸盐的污水与反硝化聚磷活性污泥充分混合,完成同步反硝化与聚磷过程,HRT为3.0 h,ORP为0～-100 mV;(6)微曝气区：提高水中的DO,避免沉淀池发生厌氧释磷和污泥上浮现象,HRT为0.3 h;(7)沉淀区：进行固液分离,并将反硝化聚磷菌污泥按一定的比例返回厌氧脱氧区,HRT为0.3 h。