污泥减量HA-A/A-MCO工艺除磷与除磷菌类群结构

论文导读：系统除磷菌种群分析。污水与少量厌氧释磷污泥导入水解酸化池。厌氧释磷，污泥减量HA-A/A-MCO工艺除磷与除磷菌类群结构。
关键词：除磷脱氮，污泥减量，除磷菌，厌氧释磷
 

课题组开发的具有强化除磷脱氮和污泥减量功能的HA-A/A-MCO工艺（hydrolysis-acidogenosis- Anaerobic/Anoxic-Multistep Continuous Oxic tank）稳定运行期期间，在获得良好的污泥减量效果的同时还能取得优异的除磷效能[1,2]，这同系统拥有的除磷菌种群结构有着必然联系。本研究采用细菌纯培养方法从反应器各反应池污泥中分离纯化除磷菌，并通过富集培养菌株的吸放磷试验和菌种16SrDNA序列测定的方法分析鉴定系统除磷菌种的种群结构。

1 试验材料与方法

1.1试验装置及工艺流程

HA-A/A-MCO工艺流程见图1。该工艺由水解酸化池、厌氧释磷池、缺氧池、多级串联接触曝气池、二沉池、侧流除磷池和化学除磷池组成。反应装置用PVC材料制作，其中水解酸化池有效容积50L，HRT2.5h；厌氧池和缺氧池有效容积均30L，HRT均1.5h；多级串联接触曝气池分成相对独立的三格：第一格细菌分散培养区有效容积15L，HRT0.5h~0.75h；第二格原生动物生长区有效容积

30L，HRT1.5h；第三格后生动物生长区有效容积40L，HRT2h；多级串联接触曝气池池底安装有微孔曝气管通过空气压缩机充氧，第二、三格填有填

充比为40%的组合式生物填料。侧流沉淀池用以提供化学除磷所需的厌氧释磷上清液，HRT为1h；二沉池采用辐流式，HRT1h。

污水与少量厌氧释磷污泥导入水解酸化池，完成VFA的转化和部分污泥量的减少。水解后富含VFA的清液与缺氧脱氮后的反硝化回流液混合进入厌氧池，在VFA刺激下强化聚磷菌释磷获得高浓度释磷液。据厌氧释磷液磷浓度，将13％进水量的释磷清液导入化学除磷池进行磷的化学固定，产生的化学污泥用于磷回收。释磷后的混合液与好氧硝化液、回流污泥一起导入缺氧池完成氮的反硝化去除，脱氮后混合液与除磷上清液进入多级串联接触曝气池完成磷的好氧吸收、碳的氧化以及氮的氨化、硝化，该池利用有机物浓度梯度、水利停留时间和溶解氧浓度及生物填料填充比等因素的不同控制范围来提高高级别微生物的生长密度、延长食物链，利用微型动物的逐级捕食作用减少污泥产量，经多级串联接触曝气池生物反应后的混合液最后经二沉池沉淀出水排放。

运行过程中，装置进水流量为20L/h；多级串联接触曝气池三格的DO分别控制在0.5-1.0mg/L 、1.0-1.5mg/L和1.0-1.5mg/L；污泥回流比、硝化液回流比、反硝化脱氮液回流比、厌氧释磷混合液回流比分别为40%、150%、100%和2%。污泥龄60d左右，污泥浓度5100-5800mg/L，污泥负荷0.18-0.21kgCOD/kgMLSS.d）。

1.2样品采集

取样时间为2009年11月10日至11月25日，取样点为HA-A/A-MCO反应器稳定运行时，从厌氧池、缺氧池、好氧1池、好氧2池和好氧3池的中间部位取活性污泥。

1.3试验水质及测定方法

试验用水由重庆大学校园生活污水和自来水再加一定量的淀粉、葡萄糖、奶粉、NH4Cl、KH2PO4和无水Na2CO3配制而成，试验进水水质及分析方法如表1所示。

表1　试验水质指标及分析方法

Tab.1 Synthetic wastewater composition and

analysis method

1.4除磷菌的分离纯化[3,4]

将活性污泥样品装入灭菌离心管，加入几粒粒径为2-3mm的灭菌玻璃珠，在旋涡混合器上振荡10min，使污泥分散均匀，采用涂布法分离纯化菌株。采用的富集培养液培养基的配方如下：酪蛋白1.2g，酵母膏0.3g，CH3COONa·3H2O1.0g，CaCl2·2H2O30mg，MgSO4·7H2O100mg，NaCl 100mg，KH2PO420mg，pH 6.8-6.9，蒸馏水1000mL，加微量元素液0.6mL。微量元素液配方（1L）：FeCl3·6H2O1.5 g，KI 0.03 g，CuSO4·5 H2O0.03 g，Na2MoO4·2H2O0.06g，H3BO3 0.15 g，MnCl2·4H2O0.12g，ZnSO4·7H2O0.12g，CoCl2·2H2O0.15g。

1.5纯菌株的吸放磷试验[3,4]

取涂布法分离纯化的菌株，转接到100mL富集培养基中进行富集培养，将富集培养后得到的菌液在低速冷冻离心机上于4000rpm离心10min，用合成废水培养基洗涤一次，然后将菌体转移到100mL合成废水培养基中连续充氮，30℃水浴培养3h，每隔1h取一次样，取样后立即于10000rpm离心10min，取上清液测定磷酸盐量。厌氧培养阶段结束后将菌液转移到30℃摇床，200rpm好氧培养，每隔1h取样一次，培养6-10h，取样后立即于10000rpm离心10min，取上清液测定磷酸盐量。

吸放磷实验的合成废水培养基配方：CH3COONa·3H2O 0.925g，蛋白胨 0.1g，酵母膏0.01g，NaCl0.05g，KH2PO4·3H2O65.51mg，NaHCO30.075g，MgSO4·7H2O153.7mg，CaCl2·2H2O33.1mg。论文格式，厌氧释磷。

1.6菌种16SrDNA序列测定[3,4]

菌落PCR简易模板的制备：无菌牙签挑取单菌落，悬于30μL无菌水中，PCR仪上98℃加热5min,转移至1.5mL离心管，于10000rpm离心5min，取上清液备用。

16SrDNA的引物参照[3,4]等，正向引物8F：AGAGTTTGATCCTGGCTCAG，反向引物1495R：CTACGGCTACCTTGTTACGA。正向引物和反向引物分别为对应于E.coli 16SrRNA基因的8-27个碱基和1514-1495个碱基），引物由三博致远基因技术有限公司合成。

25μLPCR反应体系：2.5μL 10xbuffer(Mg2+)，10pmol/L引物各1μL，0.5μL 10mmol/L dNTP，2μL 简易DNA模板，和2.5U TaqDNA聚合酶。以TE取代模板DNA进行空白对照。

温度设置：95℃预变性5min，94℃变性1min，56℃退火1min，72℃延伸1 min30s，共35个循环，最后72℃延伸10min结束反应。取扩增产物5μl进行电泳，电泳结果在凝胶成像系统上观察并照相。

PCR产物递交到上海英俊生物科技有限公司进行测序。

2 试验结果

2.1系统除磷效果

在HA-A/A-MCO系统稳定运行期间，通过隔日测定进水、侧流沉淀池上清液（厌氧）以及出水TP浓度，考察了系统对TP的去除效果，结果见图2。论文格式，厌氧释磷。

图2 HA-A/A-MCO工艺TP去除效果

Fig. 2 Removal effect of TP in HA-A/A-MCOprocess

图2结果表明，在进水TP浓度为8~12mg/L（均值9.2mg/L）的条件下，经厌氧释磷后的TP浓度高达50~63mg/L（均值57mg/L），经历多级串联接触曝气池一、二、三池顺序好氧吸磷后，最终处理出水TP浓度为0.37~0.6mg/L，均值0.44mg/L，TP平均去除率达95.2％，出水磷浓度完全能够满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准要求。

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