基于响应面法对一株好氧反硝化菌脱氮效能优化

【目的】水体富营养化是当今我国水环境面临的重大水域环境问题,氮素超标排放是主要的引发因素之一。好氧反硝化菌构建同步硝化反硝化工艺比传统脱氮工艺优势更大。获得高效的好氧反硝化菌株并通过生长因子优化使脱氮效率达到最高。【方法】经过序批式生物反应器(Sequencing batch reactor,SBR)的定向驯化,筛选获得高效好氧反硝化菌株,采用响应面法优化好氧反硝化过程影响总氮去除效率的关键因子(碳氮、溶解氧、pH、温度)。【结果】从运行稳定的SBR反应器中定向筛选高效好氧反硝化菌株Pseudomonas T13,采用响应面法对碳氮比、pH和溶解氧关键因子综合优化获得在18 h内最高硝酸盐去除率95%,总氮去除率90%。该菌株的高效反硝化效果的适宜温度范围为25?30 °C;最适pH为中性偏碱;适宜的COD/NO3?-N为4:1以上;最佳溶解氧浓度在2.5 mg/L。【结论】从长期稳定运行的SBR反应器中筛选获得一株高效好氧反硝化菌Pseudomonas T13,硝酸盐还原酶比例占脱氮酶基因的30%以上,通过运行条件优化获得硝氮去除率达到90%以上,对强化废水脱氮工艺具有良好应用价值。     

菌藻共生系统对序批式反应器处理养猪废水脱氮除磷效果及微生物群落结构的影响

【背景】养猪废水作为高浓度有机废水,是导致我国农业面源污染的主要因素之一。目前采用菌藻共生系统处理养猪废水越来越受到关注,与传统序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR)相比,藻辅助SBR具有提高脱氮除磷效果、增加污泥活性和降低能源消耗的特点。【目的】针对SBR中菌藻共生系统对养猪废水脱氮除磷效能的影响,比较分析菌藻共生系统与常规SBR系统中污泥特性及微生物群落结构特征差异。【方法】在室温条件下分别平行运行SBR+微藻(R1)和作为对照系统不添加微藻的SBR(R2)。监测R1和R2系统废水处理效果,污泥的粒径、沉降性和代谢产物等污泥特性。利用变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)技术分析R1和R2系统中的微生物种类和分布。【结果】与对照R2反应器相比,R1的化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)去除率提高了5.1%,NH4+-N提高了20.3%,总氮(Total Nitrogen,TN)提高了19.4%,总磷(Total Phosphorus,TP)提高了23.9%。进一步对反应器中的污泥特性进行分析发现,与R2相比,R1的胞外聚合物(ExtracellularPolymericSubstances,EPS)平均含量提高3.7%,可溶性微生物产物(Soluble MicrobialProduct,SMP)平均增加了38.5%。同时R1的污泥粒径较R2提高了14.8%,污泥体积指数(Sludge Volume Index,SVI)值较R2降低了11.7%,污泥的好氧呼吸速率(Specific Oxygen Uptake Rate,SOUR)较R2提高了64.8%,而且稳定的菌藻共生系统的形成进一步减少反应器出水中的悬浮固体浓度,表明藻类的添加对R1污泥特性具有改良作用【结论】R1反应器形成的菌藻共生体系可进一步优化微生物群落结构,其中放线菌纲(Actinobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)为R1反应器的主要菌群,对养猪废水的处理起到重要作用。R1反应器中的藻类主要为链带藻属(Desmodesmus)和尖带藻属(Acutodesmus),对养猪废水的脱氮除磷起到重要作用。