雙污泥反硝化聚磷系統(tǒng)污泥的培養(yǎng)與馴化

史 靜，呂錫武，張懷玉，楊子萱

（東南大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，南京210096）

雙污泥反硝化除磷工藝是用厭氧／缺氧環(huán)境來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的厭氧／好氧環(huán)境，馴化培養(yǎng)出一類以硝酸根為最終電子受體的反硝化聚磷菌（denitrifying phosphorus removing bacteria，DPB），通過(guò)反硝化除磷菌和硝化菌的代謝作用同時(shí)脫氮除磷［1］。該技術(shù)解決了傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝中碳源不足，泥齡矛盾，氮磷處理效率難以同步提高等問(wèn)題［2－3］，逐漸成為污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

反硝化除磷污泥和硝化污泥的成功培養(yǎng)和馴化是雙污泥工藝穩(wěn)定運(yùn)行的前提。硝化污泥是化能自養(yǎng)菌，其生長(zhǎng)需要充足的溶解氧，需要保證好氧條件和一定的堿度。對(duì)于聚磷菌，主流存在2種說(shuō)法：一類菌屬說(shuō)［4］和兩類菌屬說(shuō)［5］。一類菌屬說(shuō)指系統(tǒng)中指存在一類聚磷菌，它們?cè)谝欢ǔ潭壬暇哂蟹聪趸芰?，關(guān)鍵在于厭氧／缺氧這種交替運(yùn)行的環(huán)境條件是否得到了強(qiáng)化，只有給聚磷菌創(chuàng)造特定的厭氧／缺氧交替環(huán)境誘導(dǎo)出其體內(nèi)具有反硝化作用的酶，才能使其具有反硝化能力［6］。兩類菌屬說(shuō)是指聚磷菌可以分為兩大類，一類僅能利用氧氣作為電子受體，另一類則既能利用氧氣又能利用硝酸鹽作為電子受體。無(wú)論哪種假說(shuō)，反硝化聚磷菌的生長(zhǎng)都與好氧聚磷菌的生長(zhǎng)以及厭氧／缺氧條件的強(qiáng)化密切相關(guān)。

基于上述理論，并考慮在不影響反硝化聚磷菌生長(zhǎng)的情況下盡量抑制其主要競(jìng)爭(zhēng)者聚糖菌和反硝化菌的生長(zhǎng)，試驗(yàn)采取低碳高磷進(jìn)水、兩階段的運(yùn)行方式進(jìn)行反硝化聚磷污泥的培養(yǎng)，并在硝化污泥和反硝化聚磷污泥成功培養(yǎng)后采用厭氧／缺氧／硝化－序批 式 反 應(yīng) 器 （anaerobic／anoxic／nitrification－sequencing batch reactor，A2N－SBR）工藝對(duì)其脫氮除磷效果進(jìn)行了試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

采用SBR反應(yīng)器進(jìn)行污泥培養(yǎng)，裝置均采用PVC材料制作，反硝化聚磷污泥培養(yǎng)池和硝化污泥培養(yǎng)池的容積分別為75L和120L。A2N－SBR試驗(yàn)中，厭氧／缺氧SBR池 （anaerobic／anoxic－sequencing batch reactor，A2－SBR）和好氧硝化SBR池（nitrification－sequencing batch reactors，N－SBR）的有效體積均為65L。試驗(yàn)中不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)換通過(guò)時(shí)間控制器控制，采用加熱棒進(jìn)行溫度控制，溫度為20～28℃。

1.2 污泥馴化方法和運(yùn)行方式

反硝化聚磷接種污泥和硝化接種污泥均取自南京市某污水處理廠氧化溝。污泥馴化采用人工配水，通過(guò)投加乙酸鈉、葡萄糖、尿素、磷酸二氫鉀、碳酸氫銨、硝酸鉀和碳酸鈉改變進(jìn)水水質(zhì)。

反硝化聚磷污泥馴化分為2個(gè)階段，第1階段為好氧聚磷污泥的培養(yǎng)階段，運(yùn)行方式為厭氧4.5h，好氧4.5h，沉淀2.0h，進(jìn)出水1.0h，周期為12.0h。進(jìn) 水 COD、TN 和 SP 分別為200、10、20～35mg·L－1。運(yùn)行約40d，即80周期。好氧階段氣水比為12∶1。

第2階段為反硝化聚磷污泥的培養(yǎng)，運(yùn)行方式為厭氧4.0h，缺氧4.5h（其中硝酸鹽進(jìn)樣0.5h），好氧0.5h，沉淀2.0h，進(jìn)出水1.0h，周期為12.0h。好氧階段氣水比為12∶1。厭氧階段進(jìn)水量為50L，缺氧階段硝酸鹽進(jìn)樣量為10L，在分析和討論中此階段的進(jìn)水磷濃度、厭氧釋磷量以及其他濃度均為容積為60L的折算濃度。進(jìn)水COD、TN和SP分別為120、10、20～35mg·L－1。硝酸鹽在缺氧初始采用連續(xù)投加的方式，進(jìn)樣時(shí)間為0.5h，投加濃度為30～50mg·L－1，投加濃度隨周期逐漸增加。運(yùn)行約60d，即120周期。

硝化污泥馴化運(yùn)行方式為好氧9.0h，沉淀2.0h，進(jìn)出水1.0h。好氧階段氣水比為15∶1。進(jìn)水COD、氨氮和SP濃度分別為80、30～50、3mg·L－1，堿度為250～350mg·L－1。氨氮投加濃度隨周期逐漸增加。運(yùn)行約100d，即200個(gè)周期。

1.3 水質(zhì)指標(biāo)與分析方法

水質(zhì)指標(biāo)采用國(guó)家環(huán)?？偩诸C布的標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行測(cè)定［7］。CODcr：重鉻酸鉀法；氨氮：納氏試劑分光光度法；NO3－－N：紫外分光光度法；PO43－－P：鉬銻抗分光光度法；NO2－－N：N－（1－萘基）－乙二胺光度法。

1.4 熒光原位雜交（fluorescence in－suit hybridization，F(xiàn)ISH）分析

1.4.1 玻片的處理 玻片用熱肥皂水刷洗，1%的HCl浸泡24h，高溫滅菌20min；用1%的HCl煮沸10min，烘干；載玻片放入APES與丙酮的1∶50溶液（現(xiàn)用現(xiàn)配）1min，然后取出用滅菌處理過(guò)的蒸餾水清洗后于室溫下干燥，置4℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4.2 樣品的采集與預(yù)處理 用經(jīng)高溫滅菌的聚乙烯管取活性污泥；加滅菌蒸餾水適量，震蕩混勻，超聲波處理使細(xì)菌分散；取清洗下來(lái)的懸濁液，按照1∶1加入4%的多聚甲醛，于4℃固定；固定樣本用PBS 10 000r／min，離心漂洗3次；加PBS與乙醇的1∶1溶液于－20℃下保存。

取10μL樣品在載玻片上涂抹24mm×24mm大?。?7℃烘箱熱固定2h；依次用50%、80%、96%乙醇室溫下脫水3min；室溫下干燥。

1.4.3 雜交反應(yīng) 所使用的探針包括硝化菌探針NIT3（CCTGTGCTCCATGCTCCG）和聚磷菌探針PAO651（CCCTCTGCCAAACTCCAG），上述探針5'端分別用FITC、Cy－3標(biāo)記。探針濃度均為50ng／μL。硝化細(xì)菌雜交液為：40%去離子甲酰胺（DAF）、0.01%SDS、20mmol／L Tris－HCl（pH＝7.2）、0.9mol／L NaCl；PAO 雜交液為：0.9mol／L NaCl、20mmol／L Tris－HCl（pH＝7.2）、0.01%SDS、35%DAF。

密閉雜交盒底部放高壓滅菌處理過(guò)的吸水紙，用雜交液浸潤(rùn)，使雜交環(huán)境保持一定濕度。每張帶有樣品的載玻片上加入24μL的雜交液和1μL探針，加蓋硅化蓋玻片，放入雜交盒內(nèi)進(jìn)行雜交反應(yīng)。雜交溫度為46℃，硝化細(xì)菌、PAO雜交反應(yīng)時(shí)間分別為5、2h。

1.4.4 洗脫 將雜交后的載玻片從雜交盒中取出，放入48℃預(yù)熱的雜交洗脫液中20min，室溫下晾干。硝化菌洗脫液：20mmol／L Tris－HCl（pH＝7.2）、0.01%SDS、5mmol／L EDTA、60mmol／L NaCl；PAO洗脫液：20mmol／L Tris－HCl（pH＝7.2）、0.01%SDS、5mmol／L EDTA、70mmol／L NaCl。

1.5 掃描電鏡觀察硝化污泥和反硝化聚磷污泥

取樣沉淀去上清液，樣品在2.5%的戊二醛中4℃固定，離心去上清液；加入0.1M，pH＝7.0的PBS緩沖溶液，分散均勻并離心漂洗3次。用濃度梯度分 別 為 30%、50%、70%、85%、95%、100% 的乙醇梯度脫水；真空干燥；用導(dǎo)電膠將干燥后的樣品粘在樣品臺(tái)上，放入離子濺射儀中鍍金膜；采用型號(hào)為JSM－6360LV 掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）進(jìn)行觀察和拍照。

2 結(jié)果與討論

2.1 好氧聚磷菌的富集和馴化

反硝化聚磷污泥培養(yǎng)第1階段的主要目標(biāo)是富集馴化PAOs。為了減少聚糖菌（glycogen－accumulating organisms，GAOs）對(duì)PAOs富集的影響，采用進(jìn)水高磷濃度培養(yǎng)的方法。GAOs同樣適宜生長(zhǎng)于厭氧／好氧交替運(yùn)行的環(huán)境，其代謝過(guò)程與PAOs相似，但并不發(fā)生磷的釋放和吸收［8］。有研究表明［9－13］：在低碳磷比條件下，污泥的含磷量明顯升高，有利于聚磷菌生長(zhǎng)，高進(jìn)水碳磷比則有利于聚糖菌的生長(zhǎng)。因此采取進(jìn)水高磷濃度的方式富集PAOs同時(shí)抑制GAOs的生長(zhǎng)。

培養(yǎng)第1階段從第12周期開始對(duì)進(jìn)水、厭氧結(jié)束、好氧結(jié)束和出水的磷濃度進(jìn)行測(cè)定。第17周期出現(xiàn)了污泥發(fā)黑、沉降性能差的現(xiàn)象，因此進(jìn)行了少量排泥，并在第18～21周期減少進(jìn)水COD至75～100mg·L－1，第22周期后恢復(fù)正常進(jìn)水濃度。

從圖1可知，在進(jìn)水高磷濃度的培養(yǎng)條件下，污泥在前36周期為“適應(yīng)”階段。雖然有釋磷和聚磷現(xiàn)象，但釋磷和聚磷量較小，釋磷量、聚磷量、除磷量（除磷量＝進(jìn)水磷濃度－出水磷濃度）分別為2.6～7.5、6.0～18.4、0.8～12.2mg·L－1。第36周期后出現(xiàn)了明顯的釋磷和聚磷現(xiàn)象，且釋磷和聚磷量均具有上升的趨勢(shì)（如圖2所示），最大釋磷量、聚磷量和除磷量分別為77.2、89.4、25.0mg·L－1，聚磷量與釋磷量之比基本保持在1.2～1.4，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化生物除磷系統(tǒng)希望達(dá)到的理論值。

圖1 好氧聚磷污泥培養(yǎng)過(guò)程中各階段水中磷濃度隨周期的變化

圖2 好氧聚磷污泥培養(yǎng)過(guò)程中釋磷量、聚磷量和除磷量隨周期變化

在第1階段培養(yǎng)結(jié)束后對(duì)一周期的釋磷、聚磷情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，磷變化曲線如圖3所示。進(jìn)水、厭氧結(jié)束、好氧結(jié)束和沉淀結(jié)束的磷濃度分別為24.1、100.1、2.98、4.37mg·L－1。釋磷量、好氧聚磷量和除磷量分別為76、97.12、19.7mg·L－1。厭氧段初始15min釋磷速率最大，為2.55mg·L－1·min－1，初始15min的釋磷量約占總釋磷量的50.3%。分析認(rèn)為：在上一周期的好氧過(guò)程中，PAOs不斷氧化分解體內(nèi)儲(chǔ)存的聚 β 羥基丁酸酯（poly－β－h(huán)ydroxybutyrate，PHB）等釋放能量并過(guò)量攝取污水中的磷，污泥處于“饑餓”狀態(tài)，且厭氧初始的有機(jī)底物濃度最大，使聚磷菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為體內(nèi)PHB和釋磷的驅(qū)動(dòng)力最大，因此具有最大的釋磷速率。好氧聚磷階段為270～540min，在480min處基本完成聚磷，聚磷速率采用一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。即：

圖3 好氧聚磷污泥培養(yǎng)末期一周期磷變化曲線

圖4 好氧聚磷過(guò)程一級(jí)反應(yīng)線性擬合

2.2 反硝化聚磷菌的富集和馴化

第2階段的主要目標(biāo)是富集馴化DPB。考慮到在缺氧階段需投加硝酸鹽，反硝化菌可在利用厭氧階段剩余碳源進(jìn)行反硝化，與DPB競(jìng)爭(zhēng)硝酸鹽［14－15］，此外有研究表明碳源和硝酸鹽同時(shí)存在時(shí)對(duì)反硝化除磷產(chǎn)生不利影響［16］，較低的C／N適合反硝化除磷，因此第2階段的培養(yǎng)減少進(jìn)水碳源量。同時(shí)缺氧段投加硝酸鹽采取逐漸加量的方式，防止培養(yǎng)初期硝酸鹽在缺氧段不能完全消耗，將剩余的部分硝酸鹽帶入下一周期。

第2階段從第12周期開始對(duì)進(jìn)水、厭氧結(jié)束、好氧結(jié)束和出水的磷含量進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如圖5、圖6所示。第2階段釋磷量、缺氧聚磷量和除磷量為13.3～39.2、28.6～54.0、7.6～29.4mg·L－1。由于減少了進(jìn)水的碳源量，與第1階段相比，這一階段釋磷量和聚磷量沒(méi)有第1階段末期大，但除磷量基本維持在20mg·L－1左右，平均為19.3mg·L－1，與第1階段末期除磷量相近。缺氧聚磷量占總聚磷量的百分比具有上升的趨勢(shì)，說(shuō)明污泥利用硝酸鹽作為電子受體的反硝化聚磷能力逐漸上升。同時(shí)在測(cè)定中還發(fā)現(xiàn)，缺氧結(jié)束和沉淀出水中會(huì)存在亞硝酸鹽，濃度范圍分別為0.0～3.6、0.0～5.0mg·L－1。

圖5 反硝化聚磷污泥培養(yǎng)過(guò)程中各階段水中磷濃度隨周期的變化

圖6 反硝化聚磷污泥培養(yǎng)過(guò)程中缺氧聚磷量占總聚磷量百分比變化

在第2階段培養(yǎng)結(jié)束后對(duì)一周期的磷和硝酸鹽的變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，變化曲線如圖7所示。進(jìn)水、厭氧結(jié)束、缺氧結(jié)束、好氧結(jié)束和沉淀結(jié)束的磷濃度分別為34.2、55.9、12.6、12.3、12.6mg·L－1。釋磷量、缺氧聚磷量和除磷量分別為21.7、43.3、21.6mg·L－1，缺氧段初始30min具有最大的聚磷速率為1.19mg·L－1·min－1，是第1階段最大好氧聚磷速率的69.6%。好氧聚磷和反硝化聚磷的主要區(qū)別為：以氧氣作為電子受體消耗單位NADH2產(chǎn)生三分子ATP，而以硝酸鹽為電子受體消耗單位NADH2產(chǎn)生兩分子ATP，導(dǎo)致氧化單位NADH2所吸收的磷酸鹽量（P／NADH2）不同［17－19］。因此，在聚磷段初始DPB和PAOs體內(nèi)PHB均充足的情況下，缺氧聚磷速率較好氧聚磷速率低。

圖7 反硝化聚磷污泥培養(yǎng)末期一周期氮磷變化曲線

缺氧段硝酸鹽的總投加量為50mg·L－1，消耗量為33.9mg·L－1，平均單位硝酸鹽的消耗量對(duì)應(yīng)的除磷量為1.28（mg－P）·（mg－N）－1。出水的磷、硝氮濃度分別為12.6、16.9mg·L－1，但沒(méi)有繼續(xù)發(fā)生缺氧反硝化，同時(shí)好氧階段也沒(méi)有明顯的聚磷現(xiàn)象，分析認(rèn)為這時(shí)DPB胞內(nèi)的PHB成為限制因素導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)一步聚磷。亞硝酸鹽在360min處開始有明顯的累積現(xiàn)象，此時(shí)聚磷基本完成，分析認(rèn)為：亞硝酸鹽為反硝化（聚磷）過(guò)程中的不完全反硝化（聚磷）產(chǎn)物或中間產(chǎn)物，有文獻(xiàn)表明：亞硝酸鹽在低濃度下可作為反硝化聚磷的電子受體［20］，因此在240～360min過(guò)程中產(chǎn)生的亞硝酸鹽可作為電子受體進(jìn)行反硝化聚磷，在360min之后DPB胞內(nèi)的PHB耗盡不能進(jìn)一步消耗亞硝酸鹽，由此造成了亞硝酸的累積；另外好氧段曝氣使吸附在污泥表面的亞硝酸鹽吹脫入水中，也可能是造成亞硝酸鹽的升高的原因之一。

在表觀上可以看出，通過(guò)上述2階段的培養(yǎng)污泥已經(jīng)具有較強(qiáng)的釋磷聚磷能力，故判斷反硝化污泥培養(yǎng)成功。

2.3 硝化菌的富集和馴化

硝化菌是化能自養(yǎng)菌，硝化反應(yīng)需要滿足好氧條件并保持一定的堿度。從第12周期開始對(duì)進(jìn)水、好氧結(jié)束和出水的氨氮進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖8所示。在首次測(cè)定時(shí)進(jìn)水濃度為42.3mg·L－1，但出水氨氮高達(dá)15.3mg·L－1，因此降低了進(jìn)水氨氮濃度，采取了逐步增加進(jìn)水氨氮濃度的方法，取得了良好的效果。氨氮去除量由27.2mg·L－1逐漸增加到50.7mg·L－1，去除效率也由初始的64.3%上升并穩(wěn)定在98.5%以上。

圖8 硝化污泥培養(yǎng)過(guò)程中各階段水中氨氮濃度隨周期的變化

在硝化污泥培養(yǎng)結(jié)束后對(duì)一周期的氨氮和硝酸鹽的變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，如圖9所示，在420min左右完成硝化反應(yīng)，氨氮的去除和硝氮的生成基本符合零級(jí)反應(yīng)。

圖9 硝化污泥培養(yǎng)末期一周期氨氮、硝氮變化曲線

根據(jù) Monod方程［21］和比硝化速率的物理意義，有其中：CNH3為t時(shí)刻的氨氮濃度；vmax，NH3為比硝化速率；Ks，NH3為 氨 氮 飽 和 常 數(shù)。有文獻(xiàn)表明：Ks，NH3＝100.051t－1.158［22］，20℃時(shí)Ks，NH3＝0.7mg·L－1＜＜CNH3，氨氮以最大速度進(jìn)行硝化反應(yīng)，呈零級(jí)反應(yīng)關(guān)系。對(duì)氨氮的去除進(jìn)行曲線擬合得到vmax，NH3Cx＝0.1134mg／（L·min－1），將Cx＝2.76g／L帶入，得到vmax，NH3＝0.002 4h－1，這與文獻(xiàn)［19］中計(jì)算出的vmax，NH3＝0.002 2～0.003 1h－1相近。經(jīng)過(guò)此階段的培養(yǎng)在表觀上可以看出污泥已經(jīng)具有較強(qiáng)的硝化能力，故判斷硝化污泥培養(yǎng)成功。

2.4 FISH及SEM分析

上述內(nèi)容從表觀上表明了雙污泥培養(yǎng)成功，但仍未能定性判斷是否存在大量的硝化菌和聚磷菌，因此進(jìn)行了FISH檢測(cè)并使用SEM進(jìn)行污泥大致形態(tài)的觀察。圖10、圖11分別為雙污泥的FISH及SEM測(cè)定照片。從圖片可以明顯看出硝化污泥和反硝化污泥在各自的系統(tǒng)中已經(jīng)大量存在。

圖10 雙污泥FISH圖片

圖11 雙污泥SEM圖片

從SEM照片可知，雙污泥系統(tǒng)中均存在大量密實(shí)的菌膠團(tuán)，絲狀菌構(gòu)成了菌膠團(tuán)的主要骨架。從形態(tài)上來(lái)看，硝化菌膠團(tuán)主要以橢球狀和棒狀的球菌或者短桿菌為主，寬度在0.5～1μm左右。反硝化聚磷污泥中細(xì)菌的形態(tài)更豐富，主要有球菌、雙球菌、螺旋菌、短桿菌和長(zhǎng)桿菌等組成。

2.4 A2N－SBR運(yùn)行效果

反硝化除磷污泥和硝化污泥馴化成功后，采用A2N－SBR［23］工藝進(jìn)行脫氮除磷試驗(yàn)。A2－SBR和N－SBR的有效體積均為65L，A2－SBR和NSBR進(jìn)水前泥水混合物均約為15L，處理水量約為50L，容積交換比為0.70～0.77。如表1和圖12所示，進(jìn)水COD、氨氮、磷濃度分別為188.0、54.8、7.25mg／L時(shí)，去除率分別為98.6%、76.7%和94.1%，具有良好的脫氮除磷效果。

表1 A2N－SBR雙污泥工藝各階段對(duì)污染物去除效果mg·L－1

厭氧階段反硝化聚磷菌碳源以PHB的形式儲(chǔ)存在胞內(nèi)同時(shí)釋磷，COD去除量為157.2mg·L－1，占其總?cè)コ康?9.7%，釋磷量為22.0mg·L－1。根據(jù)Ekenfelder提出的底物代謝速率遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的規(guī)律，則厭氧段DPB攝取碳源速率為：raacnaerobic可推導(dǎo)出Cac＝Cac0e－KacCxt。其中為厭氧狀態(tài)下碳源的消耗速率；Cac為碳源濃度；Kac為碳源去除速率常數(shù)；Cac0為碳源初始濃度。

圖12 A2N－SBR雙污泥工藝脫氮除磷效果

E Murnleitner根據(jù)反硝化除磷原理和計(jì)量學(xué)推導(dǎo)出的模型［24］有：

由于存在容積交換比，在硝化段初始，磷、氨氮的濃度被稀釋為38.0、23.9mg·L－1。氨氮硝化按照零級(jí)反應(yīng)硝化率為100%，磷濃度維持不變，COD在此階段也有少量的去除。硝化階段結(jié)束后，將沉淀后的上清液由N－SBR轉(zhuǎn)入A2－SBR，因此需再次考慮容積交換比，缺氧初始硝酸鹽量被稀釋為23.7mg·L－1，同時(shí)磷濃度也被稀釋。由于在厭氧結(jié)束后部分泥水混合物（約15L）仍存在于A2－SBR中，這部分泥水混合物含有厭氧結(jié)束段的氨氮、COD和磷，因此在硝化液進(jìn)入A2－SBR后即缺氧段初始氨氮和COD濃度升高，但磷同時(shí)受到容積交換的稀釋作用，故磷濃度變化不大。反硝化聚磷基本在25min內(nèi)完成，硝酸鹽去除量和聚磷量分別為18.5、22.9mg·L－1。

對(duì)于缺氧速率反應(yīng)動(dòng)力學(xué)可與好氧聚磷進(jìn)行對(duì)比。以下為E Murnleitner等提出的好氧聚磷動(dòng)力學(xué)和缺氧動(dòng)力學(xué)方程。

式（1）中由于在好氧狀態(tài)下氧氣充足，因此開關(guān)函數(shù)MO2為1，同理在缺氧條件下基本不存在，因此MO2為0。因此對(duì)比兩式可以發(fā)現(xiàn)僅相差而與的反應(yīng)級(jí)數(shù)應(yīng)相同，需要注意的是兩者的fpp和Cp不同，因此缺氧聚磷速度仍可以用一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)擬合，但速率常數(shù)不相同。擬合結(jié)果為Kp，NO3－＝0.74L／（g·h）。

與2.2中DPB培養(yǎng)階段周期試驗(yàn)相比，聚磷時(shí)間、聚磷量和聚磷速率均有所減少，缺氧聚磷量占總聚磷量百分比僅為78%，分析認(rèn)為這是由于試驗(yàn)中不同的限制因素引起的。如前所述，在DPB培養(yǎng)的周期試驗(yàn)中，缺氧末端PHB成為了反硝化聚磷的限制因素，而A2N－SBR試驗(yàn)和DPB培養(yǎng)周期試驗(yàn)中的釋磷量相近，但超量聚磷量遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到DPB培養(yǎng)周期試驗(yàn)中的超量聚磷量，同時(shí)好氧階段發(fā)生了聚磷，說(shuō)明DPB胞內(nèi)的PHB在缺氧階段并沒(méi)有完全利用，缺氧聚磷量的減少時(shí)由缺乏硝酸鹽引起的。從試驗(yàn)結(jié)果可知：N－SBR的硝化效率為100%，那么硝酸鹽的缺乏的主要原因主要有兩方面：1）污水在厭氧結(jié)束時(shí)由A2－SBR向N－SBR轉(zhuǎn)入時(shí)稀釋氨氮；2）污水在硝化結(jié)束時(shí)由N－SBR向A2－SBR轉(zhuǎn)入時(shí)稀釋硝酸鹽。后者隨著運(yùn)行周期的增長(zhǎng)可被解決：硝化沉淀后N－SBR中會(huì)存有上一周期的硝酸鹽，可以減弱稀釋作用。前者只有通過(guò)盡量提高容積交換比來(lái)達(dá)到，使更多的氨氮轉(zhuǎn)入N－SBR進(jìn)行硝化反應(yīng)，同時(shí)可降低出水的氨氮濃度，但是容積交換比與污泥的沉降性能具有一定的關(guān)系，提高存在一定的限度，這方面還需要進(jìn)一步研究。

3 結(jié) 論

1）采用2階段的運(yùn)行方式進(jìn)行反硝化聚磷污泥的培養(yǎng)，第1階段為厭氧／好氧的運(yùn)行方式，采取高磷濃度進(jìn)水抑制PAOs其競(jìng)爭(zhēng)菌種GAOs的生長(zhǎng)。此階段最大釋磷量、聚磷量和除磷量分別為77.2、89.4、25.0mg·L－1；第2階段采用厭氧／缺氧／好氧的運(yùn)行方式，通過(guò)減少碳源投加量抑制DPB競(jìng)爭(zhēng)菌種反硝化菌的生長(zhǎng)，缺氧聚磷量占總聚磷量的百分比上升至96%以上。

2）采取了逐步增加進(jìn)水氨氮濃度的方法培養(yǎng)硝化菌，氨氮去除量由27.2mg·L－1逐漸增加到50.7mg·L－1，去除效率也由初始的64.3%上升至98.5%以上。

3）硝化速率和反硝化速率滿足零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，比硝化速率常數(shù)為0.002 4h－1；好氧聚磷速率和缺氧聚磷速率均滿足一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，速率常數(shù)分別是0.377、0.740L／（g·h－1）。

4）利用馴化培養(yǎng)成功的反硝化聚磷污泥和硝化污泥進(jìn)行了A2N－SBR試驗(yàn)。在進(jìn)水COD、氨氮和磷分別為188.0、54.8、7.25mg／L時(shí)，去除率分別為93.5%、76.7%、94.1%，馴化培養(yǎng)的雙污泥具有良好的脫氮除磷效果。

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