厭氧—好氧交替工藝生物除磷和活性污泥特殊染色

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1、厭氧—好氧交替工藝生物除磷及活性污泥特殊染色　　　　　　　近年來(lái)，水體磷污染狀況日益嚴(yán)重，由此導(dǎo)致了水體富營(yíng)養(yǎng)化。除磷是水污染治理的重要課題，是克服富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵。生物除磷比化學(xué)除磷運(yùn)行費(fèi)用低，不造成二次污染，除磷效率高。本文以SBR藝為手段研究了周期循環(huán)變化的厭氧—好氧交替工藝（AlternationofAerobic/AnaerobicProcess，簡(jiǎn)稱AAA工藝）的生物除磷技術(shù)，使其在低能耗、低成本的條件下，既能穩(wěn)定高效除磷，又能去除有機(jī)物。對(duì)采用活性污泥直接染色，通過(guò)顯微鏡鏡檢活性污泥細(xì)胞內(nèi)PHB、Poly－p的狀況，來(lái)監(jiān)

2、測(cè)生物除磷效果的方法進(jìn)行了研究。1厭氧—好氣交替工藝生物除磷試驗(yàn)　　1.1實(shí)驗(yàn)裝置（見(jiàn)圖1）　　1.2實(shí)驗(yàn)方法　　AAA法的運(yùn)行可分為進(jìn)水、厭氧攪拌、好氧曝氣、沉淀、排水和閑置六個(gè)階段，通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間等條件來(lái)強(qiáng)化聚磷菌過(guò)量攝取過(guò)程的完成?！　?.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　　本組實(shí)驗(yàn)?zāi)MAAA工藝生物除磷技術(shù)，采用葡萄糖基質(zhì)作為唯一碳源，在不同碳磷比下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，見(jiàn)表1?！”?　不同碳磷比生物除磷數(shù)據(jù)mg·L-1序號(hào)指標(biāo)配水厭氧0.0h厭氧0.5h厭氧1.0h厭氧1.5h好氧1.0h好氧2.0h好氧3.0h好氧4.0h出水1COD256.5225

3、.1216.0152.3140.755.747.443.039.437.8PO43--P9.1212.9714.0719.5623.3014.299.786.815.716.482COD506.0450.8432.5343.7297.1153.795.666.561.760.5PO43--P14.5215.2115.2718.0620.8511.048.364.942.452.283COD560.8444.0151.056.754.351.147.645.646.046.0PO43--P12.5812.9019.4623.8724.

4、3017.1010.364.311.851.654COD392.7319.5242.4232.270.360.543.437.833.333.0PO43--P1.0010.2113.4314.3216.538.046.233.321.361.00　　取表1中第1、3組數(shù)據(jù)的厭氧段作圖為圖2?！　≡囼?yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)1.5h厭氧后，磷的釋放基本達(dá)到最大，此時(shí)COD降解也基本完成。好氧階段在3－4h內(nèi)就可以達(dá)到最大的磷吸收量，以后再增加好氧時(shí)間，出水磷濃度不再降低，這說(shuō)明此時(shí)無(wú)論是污泥的內(nèi)源基質(zhì)還是外源基質(zhì)均已消耗殆盡。由此綜合考慮除磷效

5、果和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，本實(shí)驗(yàn)確定厭氧時(shí)間為1.5h，好氧時(shí)間為4h。2活性污泥直接特殊染色監(jiān)測(cè)研究　　在活性污泥法中，聚磷菌是生物除磷的主要完成者，許多研究者都發(fā)現(xiàn)聚磷菌體內(nèi)能聚集聚磷（Poly－phosphate）即Poly－p和聚β羥基丁酸（poly－β－h(huán)ydroxybutyrate）即PHB（細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存能量的脂質(zhì)內(nèi)含物）。通常，在厭氧條件下，污泥菌膠團(tuán)的聚磷逐漸消失，PHB逐漸增多。在好氧條件下，PHB迅速減少，聚磷迅速增加。厭氧條件下合成的PHB越多，則好氧條件下聚磷合成量越大，除磷效果越佳[1]。在厭氧條件下，活性污泥聚磷菌

6、細(xì)胞體內(nèi)有大量PHB迅速合成。進(jìn)入好氧區(qū)內(nèi)，聚磷菌消耗大量?jī)?nèi)含物PHB顆粒和外源機(jī)質(zhì)，產(chǎn)生細(xì)菌質(zhì)子移動(dòng)力，簡(jiǎn)稱pmf。pmf在釋磷和吸磷時(shí)，即磷在細(xì)胞內(nèi)外的轉(zhuǎn)移過(guò)程中起決定性作用。為了維持pmf的恒定，聚磷菌通過(guò)消耗pmf把胞外的磷以中性或電陽(yáng)性的形式主動(dòng)運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)合成三磷酸腺甙（ATP），合成聚磷酸鹽。在好氧狀態(tài)下，細(xì)胞儲(chǔ)存的PHB降解代謝，為生物合成提供碳，并通過(guò)TCA循環(huán)（三羧酸循環(huán)）產(chǎn)生ATP，為合成細(xì)胞物質(zhì)及細(xì)胞活動(dòng)和聚磷酸鹽的大量合成提供能量。因而在好氧條件下，活性污泥聚磷菌細(xì)胞吸收磷，使廢水中磷高效去除。　　活性污泥

7、聚磷菌細(xì)胞中的PHB和Poly－p顆粒在生物除磷中發(fā)揮了重要的作用，在生物除磷工藝中，對(duì)活性污泥樣品中的PHB和Poly－y顆粒進(jìn)行染色，發(fā)現(xiàn)在厭氧區(qū)（氧化還原電位在-140mV以下）污泥細(xì)胞內(nèi)PHB顆粒迅速、大量增加，聚磷酸鹽顆粒迅速減少；在好氧區(qū)（氧化還原電位在100mV以上）污泥細(xì)胞內(nèi)PHB顆粒迅速減少，聚磷酸鹽顆粒迅速增加。因此可以通過(guò)對(duì)活性污泥直接染色，觀測(cè)活性污泥細(xì)胞的PHB和聚磷顆粒的變化，從而判斷生物除磷效果。　　細(xì)胞是無(wú)色、透明的，在光學(xué)顯微鏡下，不易看清細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，故通常要對(duì)活性污泥進(jìn)行分高純化，然后用染料

8、染色，以增強(qiáng)菌體與背景的反差，便于在光學(xué)顯微鏡下觀察，步驟繁瑣，時(shí)間長(zhǎng)且成本高。PHB和聚磷作為細(xì)菌細(xì)胞的內(nèi)含物在光學(xué)顯微鏡下無(wú)法觀察，但由于其在生物除磷系統(tǒng)中的重要作用，本實(shí)驗(yàn)采用了一種特殊的染色方法，可將活性污泥直接染色，在光學(xué)顯