投加有效聚磷菌對(duì)強(qiáng)化 SBR 系統(tǒng)中活性污泥性能的影響

程波濤 吳琳

摘要：從?？谑邪咨抽T污水處理廠的污泥中分離篩選出的1株高效聚磷菌（PAOs），以直接的形式投加到SBR內(nèi)，與空白對(duì)照進(jìn)行比較，研究其對(duì)活性污泥性能及含磷廢水處理效果的影響。結(jié)果表明，在30℃，pH 6，進(jìn)水含磷濃度50 mg/L的條件下，投加有效聚磷菌（PAOs）量為0.1%的SBR系統(tǒng)間歇處理12 d，活性污泥增殖相對(duì)穩(wěn)定。靜置30 min時(shí)活性污泥SV30為13%，SVI為70 mL/g，絮凝時(shí)間縮短且無(wú)污泥膨脹現(xiàn)象。投加有效聚磷菌（PAOs）的SBR系統(tǒng)中，最佳除磷率為98.6%，與空白對(duì)照的SBR系統(tǒng)相比去除率提高了1.12倍。說明投加有效聚磷菌（PAOs）后活性污泥性能增強(qiáng)，去除廢水磷處理效率提高。

關(guān)鍵詞：高效聚磷菌（PAOs），活性污泥性能，含磷廢水

隨著現(xiàn)代人們生活方式的轉(zhuǎn)變和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類向水體中排入大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物，造成嚴(yán)重的水體富營(yíng)養(yǎng)化，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)國(guó)際性的環(huán)境污染問題。通過功能微生物超量富集廢水中的磷，去除效果理想，環(huán)境友好，富集磷的活性污泥經(jīng)過處理實(shí)現(xiàn)磷資源的回收，具有很高的應(yīng)用價(jià)值[1]。近年來(lái)有有關(guān)SBR除磷研究主要集中在以下兩方面：（1）功能菌株的篩選分離，越來(lái)越多的微生物發(fā)現(xiàn)有聚集磷酸鹽的功能，如藍(lán)藻根瘤菌、匹式不動(dòng)桿菌、蠟狀芽孢桿菌，等[2-4]; （2）SBR活性污泥內(nèi)的馴化及影響因素研究[5-8]。

本研究選取蔥白沙門污水處理廠污泥中分離的1株高效聚磷菌，構(gòu)建1套SBR污水處理系統(tǒng)，以不投菌的SBR作為對(duì)照組，考察菌劑對(duì)廢水的去除情況，并對(duì)除磷率條件進(jìn)行優(yōu)化，以期為后期應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1供測(cè)菌劑和活性污泥

本實(shí)驗(yàn)所用菌種為海口市白沙門污水處理廠的污泥中分離篩選出的1株高效聚磷菌。SBR反應(yīng)器中接種的污泥來(lái)自?？谑邪咨抽T污水處理廠二沉池。

1.2供測(cè)廢水

供測(cè)廢水見表1。

1.3實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置見圖1。實(shí)驗(yàn)采用SBR裝置結(jié)構(gòu)見圖2。SBR尺寸為600 mm（長(zhǎng)） × 330 mm（寬） × 20 mm（高），有效體積約為40 L。

1.4 污泥培養(yǎng)馴化與投菌

本實(shí)驗(yàn)設(shè)置2個(gè)SBR，每個(gè)有效容積40L，在兩個(gè)SBR中同時(shí)接種污泥10L的活性污泥，進(jìn)行馴化、培養(yǎng)，使兩個(gè)反應(yīng)器中污泥SV30值達(dá)到15-30%，MLSS達(dá)到1500-2000 mg/L，SVI值達(dá)到50-150 mL/g左右，兩者SV30、MLSS、SVI相差不大，并且顏色呈黃褐色，即可投加菌液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

向其中一個(gè)SBR中投加已活化的菌液（約占進(jìn)水量的0.1%[9]，每隔一周向其中投加一次菌液），形成PAOs-SBR反應(yīng)器，作為實(shí)驗(yàn)組，另一組未投加菌液的SBR作為對(duì)照組。SBR運(yùn)行操作見表2。

1.5 PAOs菌種除磷條件的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)過程中，控制pH在5-7，好氧階段DO濃度在2 mg/L左右、厭氧階段DO濃度在0.2 mg/L以下，溫度為室溫（約30℃），測(cè)定污泥的SV30、SVI等指標(biāo)。選取初始的pH值和曝氣時(shí)間來(lái)考察PAOs菌種對(duì)模擬廢水的除磷情況。在SBR反應(yīng)器中添加等量體積的試供廢水和活性污泥，將反應(yīng)初始的pH值調(diào)節(jié)為5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，等系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，測(cè)定TP除磷率，每個(gè)處理設(shè)置三個(gè)平行樣。分別設(shè)定曝氣時(shí)間為2h， 4h， 6h， 8h，考察定TP除磷率。

1.6分析方法

根據(jù)水質(zhì)分析方法采用《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）[10]，測(cè)定TP指標(biāo)。

污泥指標(biāo)測(cè)定： SV30測(cè)定采用體積法， MLSS的測(cè)定采用重量法，SVI測(cè)定根據(jù)SV30與MLSS的比值得出。

2結(jié)果與討論

2.1SBR除磷過程SV30和SVI的變化

污泥培養(yǎng)期SBR和PAOs-SBR中污泥的沉降比（SV30）和污泥體積指數(shù)（SVI）隨時(shí)間變化情況見圖3。投加PAOs后，第5天開始，PAOs-SBR中的污泥SV30值開始增加，至第6天達(dá)到峰值，然后PAOs-SBR下降中的SV30趨于穩(wěn)定。PAOs-SBR相比對(duì)照組SV30數(shù)值SBR低，最終穩(wěn)定在13%。的SVI值隨著投加菌液PAOs的變化出現(xiàn)浮動(dòng)，最后穩(wěn)定于70 mL/g。上述實(shí)驗(yàn)說明投加聚磷菌可以改善污泥的沉降效果，泥水分離效果得到改善。

2.2進(jìn)水pH值對(duì)SBR系統(tǒng)的除磷率的影響

pH對(duì)微生物的生命活動(dòng)有這顯著的影響，關(guān)系著SBR系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)水pH值對(duì) SBR和PAOs-SBR除磷率的影響見圖4。由圖4可以看出當(dāng)pH為6.0時(shí)，TP去除率最高可以達(dá)到98.6%，當(dāng)pH值為5.0和9.0時(shí)，TP去除率下降，且以對(duì)照組的影響更大，分析可能是過酸或過堿會(huì)對(duì)酶的活性影響，不利于廢水的降解[11]，但是PAOs的最適pH在5-6或7-8，所以PAOs-SBR保持相對(duì)穩(wěn)定的除磷率。

2.3 曝氣時(shí)間對(duì)SBR系統(tǒng)的除磷率的影響

曝氣時(shí)間對(duì)TP除磷率的影響見圖5。在不同曝氣時(shí)間下，在SBR和PAOs-SBR，PAOs-SBR對(duì)TP的除磷率均高于SBR。隨著曝氣時(shí)間的延長(zhǎng)，兩者對(duì)TP的去除率都呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但PAOs-SBR可以在4 h內(nèi)即達(dá)到98%左右的最高去除率，SBR在曝氣4 h只能達(dá)到90%的除磷率，在6 h內(nèi)才達(dá)到94%左右的最高去除率。

2.4 SBR體系除磷效果的周期性變化

SBR體系運(yùn)行除磷率如圖6所示。在PAOs-SBR穩(wěn)定運(yùn)行后，第14個(gè)周期出現(xiàn)了除磷率下降的情況，其原因有可能如下：菌液隨出水流失和菌種退化[10];聚糖菌與聚磷菌存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，過度生長(zhǎng)導(dǎo)致除磷率下降[12-14]。PAOs-SBR比未添加菌劑的對(duì)照組除磷率高;第10個(gè)周期后進(jìn)入穩(wěn)定期，最高除磷率為98.6%，相比對(duì)照組提高1.12倍。上述實(shí)驗(yàn)表明，從海口市白沙門污水處理廠的污泥中分離篩選出的高效聚磷菌應(yīng)用在SBR中，不僅可以提高TP的去除率，而且可以縮短曝氣時(shí)間，從而減少曝氣能耗。

3結(jié)論

本研究將1株高效聚磷菌劑投加到SBR反應(yīng)器中，構(gòu)建強(qiáng)化生物反應(yīng)系統(tǒng)，考察菌劑對(duì)TP去除率效果。結(jié)果表明，該高效聚磷菌應(yīng)用于SBR，有良好的TP去除率，可進(jìn)一步提高成熟的應(yīng)用于生活廢水處理活性污泥的TP去除率提高了12%，其最佳的TP去除條件為：pH值為6.0，曝氣時(shí)間為4h，廢水可以獲得較好的絮凝、連續(xù)穩(wěn)定的效果，為菌劑的工程化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

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基金：海南省自然科學(xué)基金（417146）;海南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（2017089）

作者簡(jiǎn)介：程波濤，男，碩士，研究方向微生物處理

通訊作者：吳琳，女，碩士，研究方向微生物

（海南醫(yī)學(xué)院熱帶醫(yī)學(xué)與檢驗(yàn)學(xué)院?海南醫(yī)學(xué)院?海南?？?571199）