污泥反硝化除磷能力
1 引言
在传统生物脱氮除磷工艺中，氮的去除主要是通过好氧硝化和缺氧反硝化两个独立的过程来
实现，磷则是通过厌氧释磷和好氧吸磷两步完成.因此，同步脱氮除磷需要硝化菌、反硝化菌和
聚磷菌(PAOs)同时参与.由于反硝化过程和释磷过程都需要有机物提供碳源，反硝化细菌和PAOs
之间存在竞争，所以当污水中碳源不足时，系统对氮、磷的去除效果将受到影响.
反硝化除磷菌(DNPAOs)可以利用同一碳源处理硝酸盐/亚硝酸盐和磷，从而避免了对有机碳
源的竞争.DNPAOs能在厌氧条件下将有机物转化为PHA存储在细胞内，而且能利用硝酸盐或亚硝
酸盐作为电子受体进行好氧吸磷.DNPAOs产能效率较低，污泥产量可以降低20%~30%.因此，DNPAOs在同步生物脱氮除磷中具有较大优势.颗粒污泥具有结构致密、沉降性能好、生物密度大、微生物种类多、污泥活性高、抗冲击能力强等优点.研究表明，颗粒污泥内部由于氧气渗透深度
有限可以同时存在好氧/缺氧/厌氧环境，有利于同步脱氮除磷.在SBR反应器中，通过搅拌、曝
气等选择压能够得到反硝化除磷颗粒污泥，这种颗粒污泥兼具反硝化除磷技术和颗粒污泥的优势.
反硝化除磷颗粒污泥技术作为一种新型的污水处理技术，目前尚处于实验室小试阶段，尚未
得到广泛应用，关于颗粒化过程的报道及颗粒污泥特性等的文章也不多见.为此我们进行本试验
的探究，拟为反硝化除磷颗粒污泥的颗粒化过程及其特性提供一定的实践参考和理论依据.试验
采用三套完全相同的SBR反应器R1、R2和R3，以A/O/A运行模式，接种普通絮状污泥，分别以
普通人工配水、加Ca2+人工配水和实际生活污水为进水水源，进行反硝化除磷颗粒污泥的培养，并研究反硝化除磷颗粒污泥的相关特性及其除污性能.
2 材料与方法
2.1 试验装置
本试验采用的3套SBR反应器R1、R2、R3形态结构完全相同，试验装置如图 1所示.反应器由有机玻璃加工制成，内径120 mm，外径220 mm，高800 mm，高径比H/D为6.7，有效容积7 L.SBR反应器的运行采用时间程序控制器进行自动控制，反应器全程不控温，均在室温(23~28 ℃)条件下运行.人工配水和实际生活污水由计量泵从反应器上部引入，厌氧和缺氧过程由搅拌仪实现，转速为300 r · min-1，好氧过程利用气泵从底部曝气实现.试验所用污泥取自武汉市沙湖
污水处理厂二沉池，经初步处理后投加到反应器中，初始污泥浓度约为5000 mg · L-1.
图1 SBR反应器示意图
2.2 系统运行模式
3套反应器均采用A/O/A模式，反应周期为8 h，每日运行3个周期，每周期排水比为50%.好氧段DO值控制在5.0 mg · L-1左右，缺氧段低于0.50 mg · L-1，厌氧段低于0.25
mg · L-1.具体运行模式如表 1所示.
表1 A/O/A模式不同阶段运行时间
2.3 试验用水与水质
本实验进行人工配水和实际生活污水的对比分析，其中，R1采用人工配水，R2采用加10 mg · L-1 Ca2+人工配水(Ca2+由CaCl2提供)，R3采用取自武汉大学茶港小区的实际生活污水.
污水水质如表 2
所示.同时人工配水中加入微生物生命活动所需的各种微量元素，微量元素组成
如表 3所示.
表2 人工配水和实际生活污水水质
表3 微量元素液成分
2.4 分析方法
采用国家标准方法测定COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、TN和TP，采用pHS-25型酸度计测量pH值，采用YSI5000型溶解氧测定仪测定DO.颗粒污泥外观形态及生物相采用电子显微镜进行观察，含水率和比重的测定采用重量法，比耗氧速率的测定采用污泥呼吸测量法.
3 结果与分析
3.1 颗粒污泥培养及特征
接种污泥为浅黄褐色絮状，无明显丝状菌，活性较低.在SBR中不同进水培养过程中，絮状污泥由细小的不规则颗粒变成个体较大较饱满的颗粒，最终长成形状呈球形或椭球形，颜色为黄褐色或黑褐色，结构致密，边缘较清晰的颗粒污泥.研究发现，反硝化除磷颗粒污泥颜色较深，原因是缺氧段颗粒污泥内部pH较低，使部分金属盐沉积.
R1~R3中颗粒污泥特性如表 4所示.从表 4可知，R1~R3间相比，R1、R2较R3中颗粒污泥平均粒径和比重偏高，含水率和比耗氧速率偏低.说明R1和R2中颗粒污泥孔隙率较小，生物密度较大，但微生物活性较R3低.造成这些区别的主要原因有二：一是R1和R2中污水负荷较R3中偏高，二是R3中生活污水成分较R1和R2中配水更为复杂.与活性污泥相比，R1~R3中颗粒污泥粒径和比重明显增加，含水率明显降低，比耗氧速率也有很大提高;与已有的关于反硝化除磷颗粒污泥报道相比，粒径、含水率和比重处于中等水平区间，但比耗氧速率偏小，分析主要是COD 负荷过低所致.
表4 颗粒污泥特性对比
3.2 启动期除污性能
3.2.1 COD去除
启动期R1~R3中COD去除情况如图 2所示.由图 2可以看出，R1、R2中COD去除率均较高，但R2平均出水COD较R1低，原因可能是Ca2+有助于颗粒污泥的形成，R2中反硝化除磷颗粒污泥成长速度较快.R3初期对COD有一定的去除能力，但当进水浓度变化时，这种能力不稳定，说明抗冲击负荷能力不强;后期，R3系统的处理能力逐渐增强并稳定，不随进水浓度的变化出现大的波动，此时系统内颗粒污泥已经逐渐成熟起来，具有较强的去污能力和抗冲击负荷能力.R3平均去除率低于R1、R2，主要是因为R3初期进水COD变化太大，抗冲击负荷能力弱，同时水中含有较多的惰性有机质难被微生物利用;后期去除率稳定在90%左右，说明R3具备了稳定高效的处理能力，同时具有较强的抗冲击负荷能力.
图2 R1~R3中COD去除情况
由此可见，反硝化除磷颗粒污泥启动阶段对COD的去除是很高效的，这主要是因为生物除磷过程是一个需能反应过程，必须供给足够的能量才能合成PHAs供微生物使用.本文结果与以往试验结果一致.
3.2.2 氮的去除
图 3为R1、R2和R3对NH4+-N的去除情况.从图 3中可以看出，R1和R2对NH4+-N的去除情况呈现与COD类似的规律，即R2的处理能力和处理效果较R1强且稳定.后期系统对NH4+-N的去除率都稳定在95%以上.R3前期对NH4+-N的处理能力比较强，这是因为系统中本来就存在一定数量的硝化细菌.当进水NH4+-N浓度从18.44 mg · L-1骤升到111.98 mg · L-1时，系统出水NH4+-N浓度也随之升高，去除率下降，这主要是由于系统硝化菌数量有限，未完全进行硝化反应;但系统抗冲击负荷能力很强，迅速恢复了高效去除NH4+-N能力，去除率上升并稳定在90%以上.
+去除情况
图3 R1~R3中NH
4
根据Kishida等的研究发现，反硝化除磷颗粒污泥启动过程中硝氮的去除率一般较高，基本可达95%以上，而普通SBR工艺去除率一般为90%左右.这说明反硝化除磷颗粒污泥工艺具有良好的同步脱氮除磷效果，主要原因是在颗粒污泥内部存在一个“缺氧区”，在此区域内能进行好氧条件下的反硝化作用，增加了氨氮的去除效果.
图 4为R1、R2、R3对TN的去除情况.从图 4可以看出，R1和R2中前期TN去除效果波动较大，后期趋于平稳，主要是因为随着系统内絮状污泥逐渐转化为颗粒污泥，DNPAOs得到有效富集，提高了反硝化能力，使硝酸氮和亚硝酸氮彻底反硝化去除.与R1和R2相比，R3对TN的去除效果波动较大，并呈现出与NH4+-N去除效果类似的趋势.从图 4中还可以看出，在运行第30 d时，
进水TN浓度骤升至114.16 mg · L-1，TN去除效果下降，但经过4 d的短时运行后，系统对TN 的去处效果又恢复了稳定，说明R3系统已经具备了很强的抗冲击负荷能力.
图4 系统对TN的去除情况
综合来看，R3系统对氨氮的去除效果与对总氮的去除效果并不同步，在对氨氮去除效果良好的基础上，系统只有具有良好的反硝化能力，才可以实现高效生物脱氮.
3.2.3 磷的去除
R1、R2和R3系统对TP的去除情况如图 5所示.从图 5中可见，R1、R2系统前期的除磷能力较差，出水浓度较高;中后期R1和R2系统除磷能力逐渐提高并保持稳定，最终TP去除率均可保持在90%左右;并且运行前期R1对TP去除能力较R2稍强，后期却稍弱于R2.分析原因可能是运行前期两系统中投泥量稍有差异，R1污泥浓度稍高于R2;运行后期R2中反硝化除磷颗粒污泥生长速度快于R1，致使R2中DNPAOs逐渐呈现优势.R3前期除磷效果较差，主要是因为系统中DNPAOs浓度较低，进水COD负荷不足;后期系统除磷效果逐步提高并趋于稳定，最终TP出水浓度稳定在1 mg · L-1以下，去除率高于90%.与R1、R2相比，R3出水平均TP浓度更低，因为R3进水平均TP浓度远低于R1、R2;R3平均去除率低于R1、R2系统，这是由于R3采用的生活污水中有机物浓度较低，可供DNPAOs吸收利用的短链脂肪酸较少，不利于DNPAOs的增长繁殖，系统除磷效率的提高较人工配水系统缓慢.
图5 系统对TP的去除情况
总体来看，与普通SBR工艺及颗粒污泥工艺相比，反硝化除磷颗粒污泥工艺对TP的去除是很高效的.这主要是由于氧气渗透深度的限制在颗粒污泥内部形成了好氧状态下的“好氧-缺氧-厌氧”分区，促进了同步反硝化除磷效能.
在系统运行的第22 d，供电系统断电故障，导致R1~R3中去除情况波动.当系统供电恢复后，R1~R3也得以恢复正常.综合看来，R1、R2和R3系统出水COD、NH4+-N、TN均达到一级A排放标准，出水TP达到一级B标准，出水TP多维持在0.02~0.70 mg · L-1范围内.
3.3 典型周期除污性能
反硝化除磷颗粒污泥系统稳定后对COD、NH4+-N、TN和TP的去除效果较培养阶段有所提高，图 6为一典型周期内R1、R2和R3中污染物浓度变化情况.从图 6中可见，三系统对COD、NH4+-N、TN和TP的去除率都在90%左右，系统对污染物的去除稳定且高效.从图 6可以看出，一个周
期内R1~R3中NH4+-N分别减少了143.66、160.91、41.87 g，对应的NO3--N增加量则仅为
75.85、84.04、15.01 g.因此，根据的化学计量方程计算出通过好氧反硝化去除的NO3--N量分
别为64.85、73.56、26.00 g.
图6 典型周期营养物变化情况
根据和)的报道，DNPAOs的反硝化吸磷率分别为2.10、1.97 g · g-1(以每克NO3--N吸收
的P量(g)计)，本实验中均值为2.0 g · g-1.反硝化除磷分析及对比如表 5所示.由表 5可知，
R1、R2中经DNPAOs去除的磷含量比例分别为42.01%、
60.95%，与报道的50%较接近;与活性污泥
和已有的反硝化除磷颗粒污泥报道数据相比，本实验中R1~R3的最大比释磷速率(SPRR)偏小，而最大比吸磷速率(SPUR)则偏大，主要是由于颗粒污泥内部存在扩散阻力，同时在好氧段中颗粒污泥内部PAOs由于氧气不足无法正常发挥作用吸磷，而DNPAOs厌氧比吸磷速率较好氧时.
需要特别提出的是，已有报道中提出的DNPAOs去除的磷含量比例(1.97、2.10 g · g-1)均不适用于R3系统，已有数值偏大，具体系数有待进一步研究.分析原因是因为上述系数都是在人工配水条件下得到的，而生活污水系统组分复杂，影响因素更多.
表5 反硝化除磷分析及对比
4 颗粒化机制探析
在好氧颗粒污泥的形成过程中，选择压假说是最受认可的，选择压可以分为水力选择压和生物选择压.通过控制反应器的结构特性(主要是H/D)和水力条件等将性能差的污泥淘汰，同时通过改变混合液中有机负荷选择适宜的微生物种类和数量.本试验通过逐步降低沉降时间、曝气提供水力剪切力、A/O/A交替运行等水力选择压来促进反硝化除磷颗粒污泥的形成;通过逐步缩短好氧段运行时间，延长缺氧段运行时间来强化反硝化除磷能力.具体表现为：①逐步缩短反应器沉降时间(由起始的20 min逐步降低至2 min)，在此过程中排出沉降性能差的污泥，富集沉降性能优良的菌胶团.②通过曝气为反应器提供连续、均匀水力剪切力，同时提供充分混合的好氧条件(好氧段DO值约5 mg · L-1)，以促进细胞之间的自凝聚.③A/O/A交替运行模式为具有反硝化除磷功能的细菌提供理想的生长环境，使其在同丝状细菌的竞争中处于优势地位，提供较大的传质动力.
同时，一些学者提出了好氧颗粒污泥形成的晶核假说，无机晶核在反应前期提供细胞凝聚的晶核，促进颗粒污泥的快速形成.本试验R2系统中加入10 mg · L-1 Ca2+使反应器颗粒污泥形成速度较快，也可以佐证这种观点。
5 结论
1)以污水厂二沉池污泥作为接种污泥，采用A/O/A运行模式，分别以普通人工配水、加Ca2+人工配水和实际生活污水为进水水源，于30 d内培养得到平均粒径大于600 μm的反硝化除磷
颗粒污泥.颗粒污泥粒径较大、含水率较低、比重较大、比耗氧速率较高.试验结果表明，一定浓度的Ca2+对颗粒化过程有促进作用.
2)R1、R2和R3系统培养期间除污性能逐步提高，抗冲击负荷能力逐渐加强.三系统对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率可达90%，R1~R3中最大比释磷速率分别达14.34、8.32和2.32 mg · g-1 · h-1，R1和R2中最大比吸磷速率分别达14.13和2.34 mg · g-1 · h-1.
3)反硝化除磷颗粒污泥稳定运行后，典型周期的试验结果显示，R1、R2和R3系统对COD、NH4+-N、TN和TP的去除率均为90%左右，表明反硝化除磷颗粒污泥系统具有良好的污染物去除效果。（文章来源：中国污水处理工程网）
双污泥系统脱氮除磷的研究 近年来，由于生活污水和工业废水中氮磷的排放，水体富营养化现象依然呈现出不断加剧的趋势，因而如何控制水中氮磷的含量仍然是当前水环境研究的重点. 现行的污水处理厂大都采用传统的生物脱氮除磷处理工艺，基本原理都是厌氧-好氧-缺氧工艺，或者其改进后的工艺，如UCT、 MUCT、 VIP及JHB工艺等[1]. 碳源充足的条件下，这些工艺都可以达到很好的脱氮除磷效果. 然而我国大多数地区城市污水中碳源比较缺乏[2, 3, 4, 5]，尤其是氨氮含量比较高[6]时，这一现象更为明显. 因而污水厂需要另外添加碳源来实现氮磷的更好去除，如甲醇、乙酸钠等[7, 8]，但这进一步提高了污水厂的运行费用. 最近有研究者提出把剩余污泥厌氧发酵液作为外加碳源用于补充污水中碳源的不足[9, 10, 11, 12, 13, 14]. 虽然污泥厌氧发酵液可以改善污水中碳源情况，但是目前只限于实验室实验研究阶段，大规模应用仍然存在很大难度，同时污泥中可能含有的有毒有害物质会破坏污水处理的微生物系统，实际应用之前应慎重考虑. 因而如何通过工艺改进提高碳源的有效利用率，从而实现氮磷的高效去除仍然是处理低浓度碳源废水的重中之重. Kuba等[15]在1996年提出的双污泥脱氮除磷系统，近年来有不少学者进行了研究[2, 3, 16, 17, 18]. 和传统的好氧脱氮除磷系统相比，该工艺可以节约50%的COD，并且氧气的消耗和污泥的产量也有一定程度的减少; 但是该工艺存在一定的缺陷，即出水中会残留部分氨氮而无法达到排放标准. 因此，本研究在双污泥系统的基础上，进一步改良该工艺，使反应器中残留的氨氮发生硝化反应，并且生成的硝酸盐或者亚硝酸盐可进一步作为电子受体进行反硝化除磷，从而提高系统的脱氮除磷效率. 通过与传统的多级厌氧-好氧-缺氧系统(多级SBR)进行对比，探究改良后的工艺对氮磷去除效率，最大程度地提高碳源的利用效率，以期为低碳源废水的处理提供一定的理论依据. 1 材料与方法 1.1 实验装置及运行方法 整个实验分为实验组和对照组，具体的工艺运行流程见图 1. 实验组由主流SBR和侧流SBR两个反应器组成，对照组由单个反应器组成，图 1中的多个反应器只是一个反应器不同的运行阶段. 反应器由有机玻璃制成，有效容积为4 L，每次进水、排水均为3 L. 反应器底部安装曝气盘进行微孔曝气,由曝气泵及气体流量计控制曝气量. 每个反应器配有强力搅拌器，保证泥水的均匀混合. 每天运行3个周期,并采用微电脑时控开关自动控制曝气和搅拌. 实验组为改良型双污泥系统，两个反应器的污泥是各自独立的，不存在污泥之间的回流交换，只是在上清液之间存在回流交换. 改良之处是在原来的缺氧段之间增加了两段微曝气阶段(如图 1红色框内所示)，控制曝气量0.50 L ·min-1，侧流SBR控制曝气量1.5 L ·min-1; 对照组采用控制曝气量1.5 L ·min-1. 搅拌速度控制在250 r ·min-1，污泥停留时间(SRT)控制在15 d,整个过程中不控制pH值.
活性污泥的培养与驯化活性污泥有多种培养方法，但不同的方法所要求的培养时间和人力物力均不同。应根据废水水质、气候、实际许可的条件等情况来选择培养方法。1.培养前的准备工作 （1）各构筑物建成，并经清池清除建筑垃圾，静压试验证明无渗漏，无下沉位移，最后按有关规程验收合格。 （2）电器、机械、管路等全部设备建成并经单机试车、联动试车正常。最后按有关规程（说明书）验收合格。 （3）根据日后运行管理需要，有条件的污水处理厂（站）需进行最基本的常规化验测试，如pH、水温、 COD 、DO、生物相等，用以指导活性污泥的培养过程和日常运行。（4）基础数据的调查摸底，包括污水流量昼夜变化情况，水质（pH、水温、COD、BOD5/CODCr、含氮、含磷、有毒物质等）及其变化情况，各种设施和设备的技术参数。有条件的地方最好对受纳水体(如接纳排污的河流等)本底水质调查备案，以便考察若干年后对受纳水体的影响提供依据。 （5）根据处理水质状况备足必需的营养物(碳源、氮源、磷源)，以备缺什么补什么。采用接种培菌法还需备足污水性质相似其他污水处理厂（站）的干（或浓缩）污泥作为活性污泥微生物培养用的菌种。 （6）操作人员应熟悉整个系统的管道布置和公用工程方面的情况，了解污泥培养的基本过程和控制要求。 （7）人员到位，自培养和驯化后一般应使系统连续运行，不能脱人。 （8）编制必要的化验和运转的原始记录报表以及初步的建章立制。从培菌伊始，逐步建立较规范的组织和管理模式，确保启动与正式运行的有序进行。 2．自然培菌自然培菌，也称直接培菌法。它是利用废水中原有的少量微生物，逐步繁殖的培养过程。城市污水和一些营养成份较全、毒性小的工业废水，如食品厂、肉类加工厂废水，可以考虑这种培养方法，但培养时间相对较长。自然培菌又可分为间歇培菌和连续培菌二种。 （1）间歇培菌。将曝气池注满废水，进行闷曝（即只曝气而不进废水），数天后停止曝气，静置沉淀1 h ，然后排出池内约1/5的上层废水，并注入相同量的新鲜污水。如此反复进行闷曝、静沉和进水三个过程，但每次的进水量要比上次有所增加，而闷曝时间要比上次缩短。在春秋季节，约二、三周就可初步培养出污泥。当曝气池混合液污泥浓度达到1克/升左右时，就可连续进水和曝气。由于培养初期污泥浓度较低，沉淀池内
A2N反硝化除磷： A2N(Anaerobic /Anoxic /Nitrification) 连续流反硝化除磷脱氮工艺是基于特殊的反硝化聚磷菌(Denitrifying Phosphate Removal Bacteria, 简称DPB) 缺氧吸磷的理论而开发的新工艺, 是采用生物膜法和活性污泥法相结合的双污泥系统。与传统的生物除磷脱氮工艺相比较, A2N 工艺具有“一碳两用”、节省曝气和回流所耗费的能源、污泥产量低以及各种不同菌群各自分开培养的优点 1．基本原理： 厌氧区：DPB吸收VFA转化为PHA(PHB PHV影响)作为缺氧段反硝化吸磷的电子供体, 并将体内聚磷酸分解为磷酸盐。 挥发酸是通过主动运输进入细胞,且糖原经过ED？EMP途径提 供还原力,多聚磷酸盐水解提供ATP和释放磷酸盐于体外,最终产生PHA。
主要影响因素：硝酸盐影响？（硝酸盐存在，会使普通反硝化细菌优先使用COD作电子供体进行反硝化，影响DPB合成PHA）HRT长：充分吸收COD合成PHA，为缺氧段反硝化除磷提供电子供体；HRT 过长造成无效释磷（无有机物吸附也无PHA合成），造成总的吸磷效率下降。大部分COD进入硝化段被微生物好氧降解, 硝化段由于好氧异养菌的过量繁殖, 影响了硝化效果。硝化段去除的大量COD既不利于系统的脱氮, 也不利于除磷。尽量缩短HRT，提高处理效率。 丙酸为碳源时，PAO将吸收丙酸转化为聚3 - 羟基戊酸盐( PHV)和聚3 - 羟基- 2 - 甲基戊酸盐( PH2MV)。乙酸为碳源时,PAO 将吸收乙酸转化为PHB.(影响)
生物膜硝化段：（自养硝化细菌：厌氧段COD/N比不宜过高）氨氮的氧化，为缺氧吸磷提供电子受体。 主要影响因素：生物膜段存在微缺氧环境（DO:4 mg/L过高影响反硝化，脱氮效果降低；过低影响硝化，出水氨氮增加，甚至影响反硝化除磷），形成同步硝化反硝化，有利于脱氮，保持较长HRT，脱氮效率提高？（缺氧段反硝化除磷需要硝酸盐氮作电子受体） 缺氧区：厌氧合成的PHA 被降解并合成糖原,同时过量摄取污水中的磷合成聚磷酸盐。PHA作为电子供体，NO3-作为电子受体，过量吸磷。主要影响因素：电子供体（厌氧段吸收PHA）,电子受体（硝酸盐氮与亚硝酸盐氮作为电子受体？反硝化速率与硝酸盐氮的浓度无关），随HRT的延长而降低？ 后曝气：DPB 污泥不经好氧段直接回流到厌氧段后污泥解体（DO:1.5 ～2.0 mg/L过高：污泥解体）对反硝化气体的吹脱，有益于污泥浓缩；对剩余P的好氧吸收。 缺点：多设了二沉池；中间沉淀池流量分配比较大时系统脱氮效果
活性污泥的培养驯化步骤 一、步骤 1、氧化沟连续进水，使内沟污泥浓度达到500mg/l以上，然后启动曝气机闷曝（不进水，不取水）； 2.2-3天后，停止曝气，静止半个小时。排出上清液1/2左右，充满新鲜污水后（添加营养源），继续闷曝1-2天后，再排走氧化沟，二沉池1/2左右上清液（往后每天多次，MLSS上升，需要营养源多）。添加污水，闷曝以后，要反复多次添加污水做营养源。直到形成絮状体。SV30在百分之30左右，活性污泥镜检结果，菌胶团已形成，可见到漫游虫，草履虫，钟虫，轮虫等。这段时间大约为10-15天。3．改间接进水或者为连续进水。改闷曝为持续曝气（使曝气中有足够氧气），微生物将二沉池的污泥及时全部回流到曝气池。(如不及时，微生物长久，积累，缺氧气死亡，有机物腐烂发酵会发臭。)此阶段10天左右，使氧化沟污泥浓度达到2000-4000mg/l，SV30达到百分之十到二十。 4. 通过镜检及测定沉降比、污泥浓度，注意观察活性污泥的增长情况。并注意观察在线PH值、DO的数值变化，及时对工艺进行调整。 5. 测定初期水质及排水阶段上清液的水质，根据进出水NH3-N、BOD、COD、NO3-、NO2-等浓度数值的变化，判断出活性污泥的活性及优势
菌种的情况，并由此调节进水量、置换量、粪水、NH4Cl、H3PO4、CH3OH 的投加量及周期内时间分布情况。 6. 注意观察活性污泥增长情况，当通过镜检观察到菌胶团大量密实出现，并能观察到原生动物（如钟虫），且数量由少迅速增多时，说明污泥培养成熟，可以进生产废水，进行驯化。 二、调试期间的监测和控制 在调试及运行过程有许多影响处理效果的因素,主要有进水CODcr 浓度、pH值、温度、溶解氧等,所以对整个系统通过感官判断和化学分析方法进行监测是必不可少的。根据监测分析的结果对影响因素进行调整，使处理达到最佳效果。 1、温度 温度是影响整个工艺处理的主要环境因素,各种微生物都在特定范围的温度内生长。生化处理的温度范围在10～40℃,最佳温度在20～30℃。任何微生物只能在一定温度范围内生存，在适宜的温度范围内可大量生长繁殖。在污泥培养时，要将它们置于最适宜温度条件下，使微生物以最快的生长速率生长，过低或过高的温度会使代谢速率缓慢、生长速率也缓慢，过高的温度对微生物有致死作用。 2、pH值
反硝化聚磷菌同步解决脱氮除磷两大问题 01 反硝化除磷机理 反硝化除磷就是在厌氧 /缺氧环境交替运行的条件下，易富集一类兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物，该聚磷菌能利用 NO3-作为电子受体，通过它们的代谢作用同时完成过量吸磷和反硝化过程。最大限度地减少碳源需求量，实现了能源和资源的双重节约。反硝化除磷能节省 COD 约 50%，节省氧约 30%，剩余污泥量减少 50%左右。 大量实验室和生产性规模的生物除磷脱氮研究也表明，当微生物依次经过厌氧、缺氧和好氧 3个阶段后，约占 50%的聚磷菌既能利用氧气又能利用NO3-作为电子受体来聚磷，即反硝化聚磷菌（DPB的除磷效果相当于总聚磷菌的 50%左右）。这些发现一方面说明了硝酸盐亦可作为某些微生物氧化PHB 的电子受体，另一方面也证实了在污水的生物除磷系统中的确存在着 DPB 属微生物，而且通过驯化可得到富集 DPB 的活性污泥。 02 反硝化除磷工艺 该技术对城市污水特别是 C/N 比较低的污水有很好的处理效果。目前满足 DPB 所需环境和基质的工艺有单双两级。在单级工艺中，DPB 细菌、硝化细菌及非聚磷异养菌同时存在于悬浮增长的混合液中，顺序经历厌氧／缺氧／好氧 3种环境，最具代表性的是 BCFS 工艺。在双级工艺中，硝化细菌独立于DPB 而单独存在于某一反应器中，Dephanox 工艺和A2N 工艺是最具代表性的双级工艺。
1、BCFS 工艺 BCFS 工艺是在 UCT 工艺及原理的基础上开发的。 其工艺流程如图 1。改进在于增加了 2个反应池，接触池与混合池；增加了 2个混合液循环 Q1和Q3 。 接触池的功能为：回流污泥和来自厌氧池的混合液在池中充分混合，吸附剩余 COD；有效防止污泥膨胀。 混和池的功能为：最大程度地保证污泥再生而不影响反硝化或除磷；容易控制 SVI；最大程度地利用 DPB 以获得最少的污泥产量。 混合液循环Q1 的功能是为了增加硝化或同时反硝化的机会，从而获得良好的出水氮浓度。Q3则是起辅助回流污泥向缺氧池补充硝酸盐氮的作用。 BCFS 将生物、化学除磷工艺合并，是在线磷分离与离线磷沉淀的生物与化学除磷结合方式，充分利用反硝化聚磷菌的反硝化除磷和脱氮双重作用，来实现磷的完全去除和氮的最佳去除过程。由于充分利用BCFS 工艺中的污泥龄易满足硝化细菌增长所需的生长条件，污泥产
厌氧微生物的培养驯化及成熟污泥的特征 The final edition was revised on December 14th, 2020.
厌氧消化系统试运行的一个主要任务是培养厌氧污泥，即消化污泥。厌氧活性污泥培养的主要目的是厌氧消化所需要的甲烷细菌和产酸菌，当两种菌种达到动态平衡时，有机质才会被不断地转换为甲烷气，即厌氧沼气。 （一）培菌前的准备工作 厌氧消化的启动，就是完成厌氧活性污泥的培养或甲烷菌的培养。当厌氧消化池经过满水试验和气密性试验后，便可开始甲烷菌的培养。 （二）培菌方法 污泥的厌氧消化中，甲烷细菌的培养与驯化方法主要有两种：和。 接种污泥一般取自正在运行的厌氧处理装置，尤其是城市污水处理厂的消化污泥，当液态消化污泥运输不便时，可用污水厂经机械脱水后的干污泥。在厌氧消化污泥来源缺乏的地方，可从废坑塘中取腐化的有机底泥，或以认粪、牛粪、猪粪、酒糟或初沉池底泥代替。大型污水处理厂，若同时启动所需接种量太大，可分组分别启动。 是向厌氧消化装置中投入容积为总容积的10%～30%的厌氧菌种污泥。接种污泥一般为含固率为3%～5%的湿污泥。再加入新鲜污泥至设计液面，然后通入蒸汽加热，升温速度保持1℃/h，直至达到消化温度。如污泥呈酸性，可人工加碱调整pH至～。维持消化温度，稳定一段时间（3-5d）后，污泥即可成熟。再投配新鲜污泥并转入正式运行。此法适用于小型消化池，因为对于大型消化池，要使升温速度为1℃ /h，需热量较大，锅炉供应不上。
指向厌氧消化池内逐步投入生泥，使生污泥自行逐渐转化为厌氧活性污泥的过程。该方法要使活性污泥经历一个由好氧向厌氧的转变过程，加之厌氧微生物的生长速率比好氧微生物低很多，因此培养过程很慢，一般需历时6～10个月左右，才能完成甲烷菌的培养。 或者通过加热的方法加速污泥的成熟：将每日产生的新鲜污泥投入消化池，待池内的污泥量为一定数量时，通入蒸汽。升温速度控制在1℃/h。当池内温度升到预定温度时，可减少蒸汽量，保持温度不变，并逐日投加一定数量的新鲜污泥，直至达到设计液面时停止加泥。整个成熟过程一直维持恒温，成熟时间约需30～40d。污泥成熟后，即可投配新鲜污泥并转入正式运行。 （三）培菌注意事项 厌氧消化系统的处理主要对象是活性污泥，不存在毒性问题。但是厌氧消化菌繁殖速度太慢，为加快培养启动过程，除投入接种污泥以外，还应做好厌氧污泥的加热。 厌氧消化污泥的培养，初期生污泥投加量与接种污泥的数量及培养时间有关，早期可按设计污泥量的30%～50%投加，到培养经历了60d 左右，可逐渐增加投加量。若从监测结果发现消化不正常时，应减少投泥量。 厌氧消化系统处理城市污水处理厂的活性污泥，由于活性污泥中碳、氮、磷等营养是均衡的，能够适应厌氧微生物生长繁殖的需要。因此，即使在厌氧消化污泥培养的初期也不需要和处理工业废水那样，加入营养物质。
第一作者:李勇智,男,1971年出生,博士研究生,主要研究方向为环境生物技术和水污染控制工程。*国家自然科学基金重点资助项目(50138010) 硝酸盐浓度及投加方式对反硝化除磷的影响* 李勇智1 彭永臻1,2 张艳萍2 游伟民 2 (1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院, 哈尔滨150001;2.北京工业大学环境与能源工程学院, 北京100022)摘要 采用SBR 反应器,详细研究了硝酸盐浓度及其投加方式对反硝化除磷过程的影响。结果表明,缺氧环境下的反硝化吸 磷速率与作为电子受体的硝酸盐浓度有很大的关系,硝酸盐浓度越高,吸磷速率越快。当硝酸盐浓度较低,不足以氧化反硝化聚磷菌细胞内的PHB 从而导致体系反硝化除磷效率的下降。相同浓度的硝酸盐,采用流加的方式可以获得比一次性投加更高的反硝化吸磷速率。缺氧环境下,反硝化脱氮量与磷的吸收量成良好的线性关系,借助于反硝化聚磷菌,反硝化脱氮与除磷可在一种环境中完成,有效解决了废水中C OD 不足的问题,同时达到了节省能源和降低污泥产量的目的。 关键词 反硝化除磷 缺氧吸磷 生物除磷 反硝化聚磷菌 硝酸盐 Eff ect of nitrate on denitrif ying dephosphatation L i Y ongz hi ,et al .College of M unicip al and E nv ir onmental Engi -neer ing ,H arbin I nstitute of T echnology ,H arbin 150001 Abstract :T he effect of nit rate o n denitr ify ing depho sphatat ion w as investig ated by using a la bo rat or y -scale Se-quencing Batch Reactor (SBR).T he results show ed t hat t he r ate of taking up phosphate in ano x ic co ndit ion wa s r e-lat ed to t he concentrat ion of nitr ate.T he hig her concentr ation of nitra te w as,the higher r ate of taking up phosphate w as obtained.W hen the co ncentr atio n o f nitr ate w as lim it facto r in r eact or ,the PHB st or ed in the cell of denitr ify -ing pho spho rus r emov al bacteria co uld not be o xidized fully ,which led t he decr ease o f efficiency of pho sphate r e-mov al.T he co nt inuo us and steady a ddition o f nit rate could obtain the hig her r ate o f t aking up pho sphate than the ni-tr ate w as added o nce.T her e w as a linea r r elatio nship betw een the nitr og en remo val and pho sphate taken up under anox ic co ndit ion .Based o n the activ ity o f denitrifying phospho rus r emo val bacteria ,the anox ic pho sphate remo val occurs simulta neo usly w ith denitr ifica tio n under same co nditio n so that the o rg anic subst rat e and ener gy co uld be saved and the aim of r educing sludg e pr o ductio n co uld be o btained . Keywords :D enitrifying depho sphatat ion A nox ic pho sphor us upt ake Bio lo gical pho sphor us r emov al D eni-tr ifying phosphat e remo val bact eria Nitr ate 废水中的磷和氮可以通过微生物的方法而被去除。然而,传统理论认为缺氧区对废水的强化生物除磷没有任何贡献,磷浓度在缺氧区基本稳定,同时硝酸盐被认为是对生物除磷过程带来不利影响的物质[1]。最近的研究表明,至少存在一部分聚磷菌可以在缺氧条件下利用硝酸盐作为电子受体进行吸磷,这一类微生物称为反硝化聚磷菌。反硝化聚磷菌被证实具有和好氧聚磷菌极为相似的代谢特征[2～6]。Kuba 等[5,6]从动力学性质上对这两类聚磷菌进行了比较,认为以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌有着和好氧聚磷菌同样高的强化生物除磷性能。因为反硝化聚磷菌可以在缺氧环境摄磷,这就使得摄磷和反硝化脱氮这两个生物过程借助同一类微生物在同一种环境下一并完成。摄磷和脱氮过程的结合不仅节省了脱氮对碳源的需要,而且摄磷在缺氧内完成可节省曝气所需要的能源。由此带来的另外一个好处就是,产生的剩余污泥量大为降低[7]。 在传统好氧生物除磷过程中,聚磷菌以氧为电子受体,氧是以曝气的方式连续地加入到反应体系当中。在缺氧条件下,反硝化聚磷菌以硝酸盐作为电子受体,硝酸盐浓度及其投加方式对反硝化除磷和脱氮过程构成的影响必然与好氧 条件下不同,国内外的研究中对这种影响并没有详细的报道。本文正是针对这一问题做了细致的研究。 1 实验材料与方法1.1 试验设备与试验用水 试验采用SBR 反应器,高70cm ,直径20cm ,用有机玻璃制成,底部泥斗为圆台形,总有效容积为15L 。在反应器壁的垂直方向每隔10cm 设置一个取样口(兼有排水作用),反应器底部设有排泥放空管,以粘砂块作为微孔曝气头,采用鼓风曝气方式。反应器设有搅拌器,作用是在厌氧和缺氧阶段通过搅拌使活性污泥处于悬浮状态。试验采用人工合成模拟废水(见表1),进水COD 和磷浓度通过不同的乙酸钠和K 2HP O 4的投加量进行控制。缺氧段根据需要加入不同浓度的硝酸钾溶液作为反应所需的电子受体。 1.2 污泥的培养与驯化 试验所用污泥取自采用传统活性污泥法污水处理厂的曝气池。根据聚磷菌可以分为两类的理论,以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌是聚磷菌中的一部分,所以对反硝化聚磷 ? 323?李勇智等 硝酸盐浓度及投加方式对反硝化除磷的影响
反硝化除磷技术概述 土建学院 季斌 摘 要：反硝化除磷技术是废水生物除磷的一个新方式，能够解决废水处理工艺运行中碳源不足、污泥产量大和好氧阶段曝气能耗大等问题，因而受到环境保护领域的关注。文章对反硝化除磷的机理、影响因素、现有工艺及研究现状做出综述。 关键词：废水处理；反硝化除磷；DPBs ；缺氧吸磷 Abstract ：As a new way to achieve waste water biological phosphorus removal, denitrifying phosphorus removal technology can resolve problems such as organic deficiency, large production of sludge and big energy consumption. It gets much attention from environmental protection domain. The mechanisms, effect factors, processes and research status of denitrifying phosphorus removal were reviewed and discussed in the paper. Key words ：wastewater treatment ；denitrifying dephosphatation ；DPBs ；anoxic phosphorus uptake 污水脱氮除磷技术因能有效控制水体富营养化，因而是现阶段污水生物处理技术研究的热点问题。传统的生物脱氮除磷是利用硝化菌和反硝化菌脱氮、聚磷菌PAOs(Phosphorus accumulating organism)除磷达到去除目的。由于释磷和反硝化菌反硝化都需要碳源，两种菌争夺进水中的碳源，当可用碳源量不足时，磷的去除效率将受到影响。1993年荷兰Delft 大学Kuba 等发现集反硝化与除磷于一身的一类兼性厌氧微生物——反硝化聚磷菌DPBs(Denitrifying phosphorus removal bacteria), 它能利用2O 或X - NO 作为电子受体在缺氧 环境下达到去除磷的作用。反硝化除磷有着广泛的应用前景，文章接着介绍了反硝化除磷的影响因素和相关常见的工艺。 1. 反硝化除磷的机理 如下图，厌氧条件下，乙酸分子扩散进入DPBs 的细胞后，与ATP 水解反应耦合，活化成CH 3CH 2～C O A ，其中所需能量由多聚磷酸盐（Poly-P n ）的水解提供；部分乙酰辅酶A 经TCA 循环代谢提供合成PHB(聚β-羟基丁酸盐，一种常见细菌内含物)所需的还原力，其余的乙酰辅酶A(约90%)被转化为PHB, 作为储备的营养物质。 缺氧条件下，DPBs 为了生长,利用储存的PHB 作为碳源和能源,通过氧化磷酸化产生ATP ， X -NO 作为电子受体被还原成2N ；由于A TP/ADP 增大，而外界污水中磷酸盐丰富， 多聚磷酸盐的合成受到促进,因而能够“过量吸磷”,在细胞内重新储存多聚磷酸盐。后经过剩余污泥的排放而达到最终的除磷的目的，当然剩余污泥需进一步的处理。 图1 反硝化除磷机理示意图
转载：环境技术论坛的一片文章 查询 活性污泥的培养与驯化 1、活性污泥的培养（1）引生活污水调节BOD5至200～300mg／L，在曝气池内进行连续曝气，一般在15～20℃下经一周，出现活性污泥絮体，掌握换水和排放剩余污泥，以补充营养和排除代谢产物。当出现大量絮体时停止曝气，静止沉淀1～，排放约占总体积60～70％，调节生活污水进水量，继续曝气，当沉降比接近30％时，说明池中混合液污泥浓度已满足要求。从引水—暴气—暴气—污泥成熟—具良好凝聚和沉降性。一般7～10天为周期，BOD5去除率达95%左右。（2）扩大培养。连续换水—暴气—投入使用，回流50%，两周成熟，投入正常运行。 2、活性污泥的驯化 如果进行工业废水处理，则在培养成熟的活性污泥中逐渐增加工业废水的比例，直到满负荷，活性污泥正常运行为正。 活性污泥洛运行中常见的问题 1、污泥膨胀 正常的活性污泥沉降性能好，其SVI约为50—150之间为正常。 SVI=活性污泥体积/MLSS，当SVI>200并继续上升时，称为污泥膨胀 （1）丝状菌繁殖引起的膨胀 原因：污泥中丝状菌过渡增长繁殖的结果，丝状菌作为菌胶团的骨架，细菌分泌的外酶通过丝状菌的架桥作用将千万个细菌凝结成菌胶团吸附有机物形成活性污泥的生态系统。但当丝状菌大量生长繁殖，活性菌胶团结构受到破坏，形成大量絮体而漂浮于水面，难于沉降。这种现象称为丝状菌繁殖膨胀。 丝状菌增长过快的原因： a、溶解氧过低，<—l b、冲击负荷——有机物超出正常负荷，引起污泥膨胀 c、进水化学条件变化：
一是营养条件变化，一般细菌在营养为BOD5：N：P＝100：5：1的条件下生长，但若磷含量不足，C／N升高，这种营养情况适宜丝状菌生活。 二是硫化物的影响，过多的化粪池的腐化水及粪便废水进入活性污泥设备，会造成污泥膨胀。含硫化物的造纸废水，也会产生同样的问题。一般是加5～10mL/L 氯加以控制或者用预曝气的方法将硫化物氧化成硫酸盐。 三是碳水化合物过多会造成膨胀。 四是pH值和水温的影响，pH过低，温度高于35度易引起丝状菌生长。 解决办法： a、保持一定的活性污泥浓度，控制每天排除污泥的净增量，控制回流比。 b、控制F/M（污泥负荷） 调节进水和回流污泥 c、保持污泥龄不变 Lo——进水有机物浓度；X——MLSS浓度； Sr——回流污泥浓度；Qw——回流污泥量 d、污泥膨胀严重时投加铁盐絮凝剂或有机阳离子凝聚剂。 （2）非丝状菌膨胀 非丝状菌膨胀原因是污泥含有大量表面附着水，水质含有很高的碳水化合物而含N量低，当这些碳水化合物被细菌降解时形成多糖类物质，使代谢产物表面吸附表面水，说明C/N比失调或水温过低。 解决办法：增加N的比例，引进生活污水以增加蛋白质的成分，调节水温不低于5度。 2、污泥上浮 (1)污泥脱氮上浮 污水在二沉池中经过长时间造成缺氧(DO在／L以下)，则反硝化菌会使硝酸盐转
反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的运用 摘要：微生物法在污水处理过程中起到十分重要的作用。其中反硝化细菌与反硝化聚磷菌在污水处理中运用更为广泛，本文就对这两种细菌的研究情况作一些简单概述。 关键词：反硝化细菌；反硝化聚磷菌；自养反硝化；好氧反硝化 随着人类生活水平的不断提高和工业生产的快速发展，带来越来越严重的水质污染问题。寻求新的高效污水处理办法也是现在的一大研究方向，微生物处理法在污水处理中有着广泛的运用。本文着重介绍两种细菌：反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的一些运用。 一．反硝化细菌 反硝化细菌(Denitrifying bacteria) 是一类兼性厌氧微生物,当处于缺氧环境时,反硝化细菌可用硝酸盐、氮化物等作为末端电子受体。有些反硝化细菌能还原硝酸盐和亚硝酸盐,有些反硝化细菌只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。 反硝化细菌与污水除氮原理：污水中的含氮有机物经过异养菌的氨化作用转变为氨氮,再经过硝化细菌的硝化作用将氨氮转变为亚硝酸盐和硝酸盐态氮,最后经过反硝化细菌的反硝化作用将亚硝酸盐和硝酸盐还原为NO、N 2 O ,并最终变 为N 2 ,从而将含氮物质从污水处理系统中排出。当环境中有分子态氧存在时,反硝化细菌氧化分解有机物,利用分子态氧作为最终电子受体。在无分子态氧存在下,反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体,有机物则作为碳源及电子供体提供能量。在污水处理中,当溶解氧(DO) 小于或等于0.15mgPL 情况下,反硝化细菌利用污水中的有机碳源(污水中的BOD) 作为氢供体,以硝酸态盐作为电子 受体,将硝酸盐还原为NO、N 2O 或N 2 ,这既可消除污水中的氮,又可恢复环境的pH 稳定性,对污水处理系统的正常运行起重要作用。在污水处理中反硝化细菌种类很多。 影响污水脱氮过程中反硝化反应的因素： 1.有机碳源：一般认为,当污水中的BOD 5 PT2N 值> 3～5 时,即可认为碳源是充足的,此时不需要补充外加碳源。甲醇作为碳源时反硝化速率高,被分解后的产物为 CO 2和 H 2 O ,但处理费用较高。污水处理系统中碳源的种类不同可导致反硝化细 菌的类群及反硝化活性不同。
微生物的培养与驯化
微生物的培养与驯化 厌氧消化系统试运行的一个主要任务是培养厌氧活性污泥，即消化污泥。厌氧活性污泥培养的主要目标是厌氧消化所需要的甲烷菌和产酸菌，当两菌种达到动态平衡时，有机质才会被不断地转化为甲烷气，即厌氧沼气。 机理 污泥厌氧消化是一个多阶段的复杂过程，完成整个消化过程，需要经过三个阶段（目前公认的），即水解、酸化阶段，乙酸化阶段，甲烷化阶段。各阶段之间既相互联系又相互影响，各个阶段都有各自特色微生物群体。 水解酸化阶段 一般水解过程发生在污泥厌氧消化初始阶段，污泥中的非水溶性高分子有机物，如碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等在微生物水解酶的作用下水解成溶解性的物质。水解后的物质在兼性菌和厌氧菌的作用下，转化成短链脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，还有乙醇、二氧化碳。 乙酸化阶段 在该阶段主要是乙酸菌将水解酸化产物，有机物、乙醇等转变为乙酸。该过程中乙酸菌和甲烷菌是共生的。
甲烷化阶段 甲烷化阶段发生在污泥厌氧消化后期，在这一过程中，甲烷菌将乙酸（CH3COOH）和H2、CO2分别转化为甲烷，如下： 2CH3COOH→2CH4↑+ 2CO2↑ 4H2+CO2→CH4+ 2H2O 在整个厌氧消化过程中，由乙酸产生的甲烷约占总量的2/3，由CO2和H2转化的甲烷约占总量的1/3。 一.厌氧微生物的培养和驯化 1.污泥的厌氧消化中，甲烷菌的培养与驯化方法主要有两种； （1）接种培养法（2）逐级培养法 2.接种污泥一般取自正在运行的厌氧处理装置，尤其是城市污水处理厂的消化污泥，当液态消化污泥运输不方便时，可用污水厂经机械脱水后的干污泥。在厌氧消化污泥来源缺乏的地方，可从废坑塘中腐化的有机地泥，或人粪，牛粪，猪粪，酒糟或初沉池底泥代替。大型污水处理厂，若同时启动所需接种量太大，可分组分别启动。 接种污泥培养法是向厌氧消化装置中投入容积为总容积10%-30%厌氧菌种污泥，接种污泥一般为含固率为3%-5%的湿污泥，再加入新鲜污泥至设计液面，然后通入蒸汽加热，升温速度保持1°C/h，直至达到消化温度（可将污泥厌氧消化分为中温（一般30~36℃）厌氧消化和高温（一般50~55℃）厌氧消化。研究表明，在污泥厌氧消化过程中，温度发生±3℃变化时，就会抑制污泥消化速度；温度
污泥反硝化除磷能力 1 引言 在传统生物脱氮除磷工艺中，氮的去除主要是通过好氧硝化和缺氧反硝化两个独立的过程来 实现，磷则是通过厌氧释磷和好氧吸磷两步完成.因此，同步脱氮除磷需要硝化菌、反硝化菌和 聚磷菌(PAOs)同时参与.由于反硝化过程和释磷过程都需要有机物提供碳源，反硝化细菌和PAOs 之间存在竞争，所以当污水中碳源不足时，系统对氮、磷的去除效果将受到影响. 反硝化除磷菌(DNPAOs)可以利用同一碳源处理硝酸盐/亚硝酸盐和磷，从而避免了对有机碳 源的竞争.DNPAOs能在厌氧条件下将有机物转化为PHA存储在细胞内，而且能利用硝酸盐或亚硝 酸盐作为电子受体进行好氧吸磷.DNPAOs产能效率较低，污泥产量可以降低20%~30%.因此，DNPAOs在同步生物脱氮除磷中具有较大优势.颗粒污泥具有结构致密、沉降性能好、生物密度大、微生物种类多、污泥活性高、抗冲击能力强等优点.研究表明，颗粒污泥内部由于氧气渗透深度 有限可以同时存在好氧/缺氧/厌氧环境，有利于同步脱氮除磷.在SBR反应器中，通过搅拌、曝 气等选择压能够得到反硝化除磷颗粒污泥，这种颗粒污泥兼具反硝化除磷技术和颗粒污泥的优势. 反硝化除磷颗粒污泥技术作为一种新型的污水处理技术，目前尚处于实验室小试阶段，尚未 得到广泛应用，关于颗粒化过程的报道及颗粒污泥特性等的文章也不多见.为此我们进行本试验 的探究，拟为反硝化除磷颗粒污泥的颗粒化过程及其特性提供一定的实践参考和理论依据.试验 采用三套完全相同的SBR反应器R1、R2和R3，以A/O/A运行模式，接种普通絮状污泥，分别以 普通人工配水、加Ca2+人工配水和实际生活污水为进水水源，进行反硝化除磷颗粒污泥的培养，并研究反硝化除磷颗粒污泥的相关特性及其除污性能. 2 材料与方法 2.1 试验装置 本试验采用的3套SBR反应器R1、R2、R3形态结构完全相同，试验装置如图 1所示.反应器由有机玻璃加工制成，内径120 mm，外径220 mm，高800 mm，高径比H/D为6.7，有效容积7 L.SBR反应器的运行采用时间程序控制器进行自动控制，反应器全程不控温，均在室温(23~28 ℃)条件下运行.人工配水和实际生活污水由计量泵从反应器上部引入，厌氧和缺氧过程由搅拌仪实现，转速为300 r · min-1，好氧过程利用气泵从底部曝气实现.试验所用污泥取自武汉市沙湖 污水处理厂二沉池，经初步处理后投加到反应器中，初始污泥浓度约为5000 mg · L-1.
A2O工艺脱氮与除磷矛盾 A2O法又称AAO法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（厌氧-缺氧-好氧法），是一种常用的污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。在传统A2O工艺的单泥系统中高效地完成脱氮和除磷两个过程，就会发生各种矛盾冲突，比如泥龄的矛盾、碳源竞争、硝酸盐及溶解氧（DO）残余干扰等。 一、传统A2O工艺存在的矛盾 1、污泥龄矛盾 传统A2/O工艺属于单泥系统，聚磷菌（PAOs）、反硝化菌和硝化菌等功能微生物混合生长于同一系统中，而各类微生物实现其功能最大化所需的泥龄不同： 1）自养硝化菌与普通异养好氧菌和反硝化菌相比，硝化菌的世代周期较长，欲使其成为优势菌群，需控制系统在长泥龄状态下运行。冬季系统具有良好硝化效果时的污泥龄（SRT）需控制在30d以上；即使夏季，若SRT＜5 d，系统的硝化效果将显得极其微弱。 2）PAOs属短世代周期微生物，甚至其最大世代周期（Gmax）都小于硝化菌的最小世代周期（Gmin）。 从生物除磷角度分析富磷污泥的排放是实现系统磷减量化的唯一渠道。 若排泥不及时，一方面会因PAOs的内源呼吸使胞内糖原消耗殆尽，进而影响厌氧区乙酸盐的吸收及聚-β-羟基烷酸（PHAs）的贮存，系统除磷率下降，严重时甚至造成富磷污泥磷的二次释放；另一方面，SRT也影响到系统内PAOs和聚糖菌（GAOs）的优势生长。 在30℃的长泥龄（SRT≈10d）厌氧环境中，GAOs对乙酸盐的吸收速率高于PAOs，使其在系统中占主导地位，影响PAOs释磷行为的充分发挥。 2、碳源竞争及硝酸盐和DO残余干扰 在传统A2/O脱氮除磷系统中，碳源主要消耗于释磷、反硝化和异养菌的正常代谢等方面，其中释磷和反硝化速率与进水碳源中易降解部分的含量有很大关系。一般而言，要同时完成脱氮和除磷两个过程，进水的碳氮比（BOD5 /ρ(TN)）＞4～5，碳磷比（BOD5/ρ(TP)）＞20～30。
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。 2、反硝化聚磷微生物的研究 生物除磷系统中的微生物种群受环境因素如基质、电子受体和碳磷比等影响，主要分为PAOs和非PAOs两大类，它们之间竞争碳源。PAOs多为球杆状，非PAOs称为聚糖菌（GAOs）,多呈四分染色体球状。 随着荧光原位杂交（FISH），变性梯度凝胶电泳（DGGE），16SrRNA靶向寡核苷酸探针等方法在生物除磷系统微生物学研究方面的应用，发现生物除磷系统微生物群落与非除磷系统的微生物群落一样具有很高的多样性。 关于反硝化聚磷菌的研究起步较晚，研究者们发现在生物除磷系统中至少存在两种PAOs，一类可以氧气和硝酸盐作为电子受体的DPAOs，一类只以氧气为电子受体的 non-DPAOs。罗宁等对A2N-SBR反硝化除磷脱氮工艺中的活性污泥进行了分离鉴定，发现假单胞菌属、莫拉氏菌属、肠杆菌科和气单胞菌属占到细菌总数的67%，并具有反硝化聚磷脱氮作用；不动杆菌占28%，没有反硝化聚磷作用，但能在好氧条件下吸磷。 3、聚磷菌与聚糖菌的竞争 Fukase第一次报道了在EBPR系统内有另一类微生物和聚磷菌竞争，可以在厌氧条件下吸收VFA但是不聚磷。Cech和Hartman发现在以葡萄糖或者乙酸为基质的系统中有大量的四联体的球菌，这种系统在厌氧条件下碳被吸收而磷不被去除。最后Mino把它们称为GAO，定义：好氧储存糖原厌氧消耗糖原，以糖原为主要能量来源吸收碳源并且储存为PHA的一类微
活性污泥的培养与驯化 针对于新建的污水处理系统，在首次调试启动时，活性污泥的培养和驯化是必不可少的环节。今天我们就来讲一讲如何培养和驯化活性污泥。 在活性污泥的培养与驯化期间，必须满足微生物生命活动所需的各种条件，而且要尽量理想化。一是保证足够的溶解氧和保持营养平衡，对于缺乏某些营养物质的工业废水，要适量多投加一些营养物质；二是水温、PH值要尽量在最适合范围内，且没有大的波动；三是有机负荷要由低到高、循序渐进。培养期间，每隔8h要对混合液的污泥浓度、污泥指数、溶解氧含量等进行分析化验，同时还要检测进、出水的COD及SS等指标，根据检测结果及时加以调整。 1. 间歇培养法 间歇培养法是将污水注满曝气池，然后停止进水，开始闷曝（只曝气而不进水）。闷曝2－3天后，停止曝气，静沉1－1.5h，然后再进入部分新鲜污水，水量约为曝气池容积的1/5即可。以后循环进行闷曝、静沉、进水三个过程，但每次进水量应比上次有所增加，而每次闷曝的时间应比上次有所减少，即增加进水的次数。
当污水的温度在15－20℃时，采用这种方法经过15天左右，就可使曝气池中的污泥浓度超过1g/l以上，混合液的污泥沉降比（SV30）达到15－20%。此时停止闷曝，连续进水连续曝气，并开始回流污泥。最初的回流比应当小些，可以控制在25%左右，随着污泥浓度的增高，逐渐将回流比提高到设计值。 2. 连续培养法 连续培养法是使污水直接通过活性污泥系统的曝气池和二沉池，连续进水和出水；二沉池不排放剩余污泥，全部回流曝气池，直到混合液的污泥浓度达到设计值为止的方法。具体做法有以下三种： （1）低负荷连续培养 将曝气池注满污水后，停止进水，闷曝1－2天。然后连续进水连续曝气，进水量控制在设计水量的1/2或更低，不排泥也不回流。等曝气池形成污泥絮体后，开始以低回流比（25%左右）回流污泥。当混合液污泥浓度超过1g/l后，开始以设计回流比回流污泥。当混合液污泥浓度接近设计值时，可根据具体情况适量排放剩余污泥。 （2）高负荷连续培养 将曝气池注满污水后，停止进水，闷曝1―2天。然后按设计流