【摘 要】
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强化生物除磷工艺(EBPR)由于其运行成本较低且可以达到良好的除磷效果在世界范围内被广泛应用。然而在实际的运行过程中有时会表现出不稳定性,使得除磷效果变差。许多因素都可以影响EBPR系统的稳定运行。因此本文采用连续流厌氧好氧(AO)反应器,探究了初始p H、碳源种类、进水磷酸盐浓度和镁离子对聚磷菌(PAO)释磷和摄磷的影响,对释磷、摄磷过程中无机离子如H+、镁离子以及能源物质如化学需氧量(COD)
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强化生物除磷工艺(EBPR)由于其运行成本较低且可以达到良好的除磷效果在世界范围内被广泛应用。然而在实际的运行过程中有时会表现出不稳定性,使得除磷效果变差。许多因素都可以影响EBPR系统的稳定运行。因此本文采用连续流厌氧好氧(AO)反应器,探究了初始p H、碳源种类、进水磷酸盐浓度和镁离子对聚磷菌(PAO)释磷和摄磷的影响,对释磷、摄磷过程中无机离子如H+、镁离子以及能源物质如化学需氧量(COD)、PHB、糖原等的变化的关系进行了探究,旨在揭示影响PAO释磷、摄磷的影响因素以及内部能源物质代谢机理,为提高生物除磷工程实践提供理论指导。结果表明:1、初始p H对PAO厌氧段影响大于对好氧段影响。在一定范围内,在厌氧段调低或调高p H,导致H质子的增多或减少,将破坏NADH氧化酶的空间结构,影响NADH氧化,导致所需由糖原及聚磷颗粒分解所提供的能量减少,合成PHB也随之减少,释磷量同样减少。进入好氧段后由于曝气将溶液中二氧化碳吹脱出来,p H迅速上升,反应器p H变化基本一样,对PAO摄磷影响较小。2、不同碳源,对厌氧环境的改变不同,从而影响到好氧环境,导致最终PAO除磷效果不同。乙酸被PAO吸收之后转化为乙酰辅酶A,并生成PHB,而丙酸被转化为丙酰辅酶A并生成PHV和PH2MV。由于在厌氧阶段产生的能量不同,所以消耗相同COD值的乙酸和丙酸时,乙酸需要更多ATP,也就需要更多的聚磷分解,因此致使以乙酸为碳源的PAO释磷量较丙酸大,导致在好氧阶段PAO摄磷不同。以葡萄糖作为碳源时,需要乳酸菌先将葡萄糖转化成胞内糖原,贮存糖原所需ATP由葡萄糖糖酵解来提供,之后PAO生成PHAs,同时消耗少量聚磷并释放磷酸盐,因此在厌氧段COD消耗较慢。在好氧段PAO通过分解PHAs产生ATP摄取溶液中的磷酸盐,剩余的葡萄糖被其它异养菌吸收利用。3、在一定范围内厌氧释磷量会随着进水磷酸盐浓度(5~15 mg/L)的增大而减小,猜测原因是厌氧时溶液中少量的磷酸盐对PAO影响不大,但过多的磷酸盐可能导致PAO细胞内外压差变化,影响PAO释磷,但在好氧时,由于经过厌氧释磷溶液中存在大量的磷酸盐,在胞外形成较大的质子推动力对PAO摄磷的影响不大,因此导致磷酸盐去除率略有提高。4、EBPR反应器中镁离子浓度变化与磷酸盐浓度变化呈正相关,相关系数0.99。释镁量/释磷量、吸镁量/吸磷量均在0.22±0.02范围内。镁离子是除磷反应中酶促剂的重要组成成分,与此同时也作为磷酸盐的反价离子参与全段生物除磷过程。与PAO超量吸磷一样,镁离子也会在PAO体内富集。在好氧段具有较多镁离子的反应器可以更好的摄取溶液中的磷酸盐,推测原因是由于在厌氧段释放出大量的镁离子,好氧时在胞外形成较大的质子推动力,因此相对的将更多的磷酸盐摄入胞内,因此除磷效率较高。长期缺乏镁离子的A/O除磷系统PAO不能合成相应的酶及聚磷颗粒,导致PAO在与聚糖菌(GAO)的竞争中处于劣势,系统不稳定。5、钙离子在厌氧阶段保持相对稳定,在好氧阶段,钙离子浓度先迅速下降后缓慢上升。这是由于曝气将CO2吹脱导致水体p H值增加,高浓度磷酸盐与钙离子生成钙磷沉淀,当磷酸盐浓度因PAO吸磷而降低到一定水平时,改变了平衡条件,钙磷溶解,钙浓度升高,但由于这些额外的磷酸盐立即被PAO吸收,所以没有观察到磷酸盐浓度的增加。
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