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北京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 175-182页

作者：毕贞欧阳志康钱萌萌刘宇清黄勇苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 苏州科技大学城市污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室苏州215009

为了探究运行模式(即厌氧、好氧顺序不同)对聚磷生物膜磷去除与回收效果的影响,采用相同的聚磷生物膜对模拟城市污水进行磷回收。经过连续运行生物膜反应器,发现在不同运行模式下,聚磷生物膜的吸磷和释磷环境(水体中磷浓度)有显著差异... 详细信息

为了探究运行模式(即厌氧、好氧顺序不同)对聚磷生物膜磷去除与回收效果的影响,采用相同的聚磷生物膜对模拟城市污水进行磷回收。经过连续运行生物膜反应器,发现在不同运行模式下,聚磷生物膜的吸磷和释磷环境(水体中磷浓度)有显著差异。在“厌氧–好氧交替”模式下,好氧阶段的高磷负荷会强化生物膜的吸磷能力,此时磷回收的效果取决于吸磷的限值;而“好氧–厌氧交替”模式下,厌氧阶段的高浓度磷会抑制生物膜释磷能力,成为限制磷回收效果的主要原因。这种由运行模式带来的吸磷和释磷环境差异导致生物膜的好氧吸磷量、厌氧释磷量以及释磷时的碳源利用率不同,“厌氧–好氧交替”模式下生物膜的碳源利用效率为0.213 mmol P/mmol C,远高于“好氧–厌氧交替”模式下的0.046 mmol P/mmol C。综合来看,“厌氧–好氧交替”模式下的聚磷生物膜磷在磷去除率和碳源利用率方面更具优势,而“好氧–厌氧交替”模式下的磷回收效果更佳,磷回收液浓度达到99.90 mg/L。

关键词：聚磷生物膜磷回收吸磷释磷运行模式

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聚磷生物膜中GAOs丰度变化对系统磷富集性能及代谢特征的影响

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中国环境科学 2024年

作者：毕贞钱萌萌袁艺娜王雪玲宋歌黄勇苏州科技大学环境科学与工程学院苏州科技大学城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室

本研究在厌氧/好氧交替运行的序批式反应器中，以氧化沟活性污泥为接种污泥进行聚磷生物膜的富集培养，通过考察生物膜中聚糖微生物（GAOs）丰度变化对系统磷富集性能以及微生物群落代谢特征的影响，解析GAOs在生物膜磷富集系统中的潜... 详细信息

本研究在厌氧/好氧交替运行的序批式反应器中，以氧化沟活性污泥为接种污泥进行聚磷生物膜的富集培养，通过考察生物膜中聚糖微生物（GAOs）丰度变化对系统磷富集性能以及微生物群落代谢特征的影响，解析GAOs在生物膜磷富集系统中的潜在功能。结果表明，在聚磷生物膜的富集培养过程中，GAOs成为优势菌，但并未对生物膜系统的磷去除与富集效果产生不利影响。由于聚磷微生物（PAOs）单个细胞的PHA代谢活性和poly-P代谢活性均显著增强，使得生物膜群落整体以聚磷代谢模式（PAM）为主导。GAOs作为系统中的优势菌属，可能通过EMP代谢途径获取合成PHA所需的还原力（NADH），为PAOs在好氧条件下吸磷提供充足的能量储备，从而激发无机磷转运系统（pst）、poly-P合成代谢基因（ppk）的表达上调，使生物膜系统表现出良好的磷去除与富集能力，且GAOs（Candidatus Competibacter）作为潜在的反硝化功能菌使得生物膜磷富集系统具备同步好氧脱氮能力。

关键词：污水磷富集聚磷生物膜聚糖菌 Candidatus Competibacter 代谢特征

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利用城市污水有机碳的生物膜磷回收工艺研究

利用城市污水有机碳的生物膜磷回收工艺研究

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作者：丁鑫苏州科技大学

学位级别：硕士

在城市污水处理主流工艺中回收磷是污水处理技术发展的必然趋势,也是国际环境工程界的热点研究领域。相比传统EBPR工艺,生物膜磷回收技术的工艺流程更简化、回收率更高,但已有研究均需在厌氧段额外投加碳源(COD在200-1600mg/L不等)来获... 详细信息

在城市污水处理主流工艺中回收磷是污水处理技术发展的必然趋势,也是国际环境工程界的热点研究领域。相比传统EBPR工艺,生物膜磷回收技术的工艺流程更简化、回收率更高,但已有研究均需在厌氧段额外投加碳源(COD在200-1600mg/L不等)来获取高磷回收液。我国城市污水中COD浓度普遍在200-300mg/L范围内,本研究将模拟城市污水水质,构建一个新的运行模式,来水先进行厌氧段,利用其碳源释磷,再经历好氧段进行吸磷,开展以进水中有机物为碳源的悬浮填料聚磷生物膜同步去除、富集磷实验。实验采用的装置为有效体积为5L的圆柱形反应器。在实验过程中,首先培养聚磷生物膜并在培养中考察扰动因素对于挂膜的影响;其次以成膜的悬浮填料为功能主体进行磷去除与富集研究,并在运行中考察NH-N、DO、HRT、Vs:Vr、p H以及填料的混合状态等因素对反应器磷去除与富集效能的影响。此外在培养及运行过程中,采集生物膜样进行厚度、EPS、SEM、以及高通量测序等测定。通过实验得出了以下结论:(1)扰动状态是培养聚磷生物膜的重要环境影响因素。弱扰动更有利于培养聚磷生物膜,在该状态下,同时控制有机负荷为0.25kg(COD)/[kg(MLSS)·d],厌氧好氧各4小时,进行每48小时换水,排水体积比为25%,悬浮填料可在30d内完成挂膜,挂膜率为100%,膜厚度可达121.5μm,4小时PO-P释放量为2.6mg/L,4小时PO-P吸收量为0.85mg/L;而强扰动状态下填料上未有微生物附着,无吸释磷效果。(2)利用城市污水有机碳进行磷去除与富集是可行的。运行过程中,将填料控制在强扰动状态下,搅拌速度为170r/min,厌氧好氧HRT为3、5h,Vs:Vr为2:1,进水p H值为7,DO为6mg/L,该种情况下,出水COD稳定在50mg/L以下,去除率稳定在90%以上,出水PO-P可稳定在0.5mg/L左右,磷回收液浓度稳定在50-60mg/L之间,最高可达60mg/L,P/C可达0.23。(3)在运行中,当DO为6mg/L时,吸磷性能更好,吸磷量是DO为3mg/L的1.38倍;适当延长好氧HRT可使好氧段吸磷量增加,出水可低至0.5mg/L以下;证实了提高DO强化聚磷生物膜的吸磷性能以及延长好氧HRT可改善系统的吸磷效果。(4)p H、厌氧HRT是反应器释磷性能提升的重要影响因素。进水p H为7较进水p H为7.5的回收液磷浓度提高近1倍,稳定到50mg/L以上;而反应器内p H超过8.3时会出现无吸释磷效果的情况。当厌氧HRT为2h时,系统释磷性能降低,而当厌氧HRT为4h,5h时,系统释磷性能更稳定,较长的厌氧HRT可使厌氧段聚磷生物膜内的多聚物转化更完全。(5)本研究中,控制Vs:Vr为2:1、厌氧好氧HRT的相对比例为1:1-1:1.5可为聚磷生物膜创造更适宜的生长环境。此外,进水NH-N浓度过高对聚磷生物膜系统吸释磷性能提升有一定的影响,当NH-N浓度为50mg/L时,反应器内硝化作用明显,出水含有约13mg/L的NO-N。(6)填料所处强扰动状态以及较高的搅拌速度下可使聚磷生物膜流化状态更好,更能充分发挥其效能。强扰动状态更有利于聚磷生物膜更新换代,以此保证其活性;搅拌速度为170r/min时,吸释磷性能更强,吸释磷量是搅拌速度为90r/min的2倍和1.5倍,是130r/min的1.5倍和1.2倍。(7)培养及运行过程,EPS含量由26.09mg/g·VSS增至216.28mg/g·VSS;微生物细菌形态由呈球状和短杆状转变为丝状菌;物种丰富度和多样性越来越低,优势菌群占比增多,“门”级别Proteobacteria丰度由28%增至66%;“属”级别Candidatus competibacter由0.4%增至28.14%,Defluviicoccus、Thiothrix、Sphaerotilus、Pseudomonas等菌属丰度均有不同程度的增加。

关键词：城市污水碳源聚磷生物膜同步去除富集磷酸盐吸释磷性能

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好氧段碳源浓度对同步去除和富集磷酸盐生物膜的影响

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环境科学 2019年第7期40卷 3179-3185页

作者：徐林建潘杨章豪冯鑫魏攀龙尤星怡苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 苏州科技大学环境生物技术研究所苏州215009 江苏省环境科学与工程重点实验室苏州215009

利用聚磷菌以循环交替O/A模式运行,对生活污水处理厂的主流工艺中实现磷酸盐的同步去除和富集,探究了好氧段碳源浓度对聚磷生物膜去除和富集磷酸盐性能以及生物膜中微生物种群结构的影响.结果表明,好氧COD质量浓度从200 mg·L^-1降低到0... 详细信息

利用聚磷菌以循环交替O/A模式运行,对生活污水处理厂的主流工艺中实现磷酸盐的同步去除和富集,探究了好氧段碳源浓度对聚磷生物膜去除和富集磷酸盐性能以及生物膜中微生物种群结构的影响.结果表明,好氧COD质量浓度从200 mg·L^-1降低到0 mg·L^-1,吸磷速率提升1.29倍,出水磷质量浓度稳定在0.5 mg·L^-1以下;释磷速率提升3.56倍,富集液磷酸盐质量浓度从27.125 mg·L^-1升高到55.91 mg·L^-1.微生物群落变化中,鉴定为聚磷菌的变形菌门(Proteobacteria)的含量增加约2倍,红环菌科(Rhodocyclaceae)和厌氧绳菌科(Anaerolineaceae)的富集效果分别提高了2.28和5倍.降低好氧段碳源浓度,有利于聚磷菌的筛选和富集,强化了好氧段磷酸盐的去除以及厌氧段磷酸盐的释放,获得了更高的磷酸盐富集液,并且为以资源回收为目的的未来城市污水处理厂提供降低好氧段碳源需求的理论基础.

关键词：好氧段碳源聚磷生物膜去除和富集微生物群落

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