废水生物除磷机理的研究循序间歇省略物脱氮除磷处理系统中微生物的组成周岳溪

环境科学13卷4期沪切的叨叻的的的的l研究报告、SS乌乏内叻叻的叻`司仑z,的护废水生物除磷机理的研究—循序间歇式生物脱氮除磷处理系统中微生物的组成周岳溪*钱易顾夏声100084)蔡妙英(清华大学环境工程系,北京(中国科学院微生物研究所,北京l。。。8。)摘要考察了在不同运行阶段,间歇式生物脱氮除磷处理系统内活性污泥混合液中细菌总数及主要细菌组成的变化特性.试验结果表明:①在稳定运行期,试验装置内活性污泥混合液中细菌总数大大多于启动期(约大26倍;)⑧在启动运行期,活性污泥混合液中的优势菌为气单胞菌属;其次是假单胞菌属;没有发现不动杆菌属.在稳定运行期间,优势菌是假单胞菌属,其次是气单胞菌属和棒杆菌属.关扭词生物脱氮除磷,循序间歇,优势菌.废水生物除磷是一项潜力很大的新型废水交:理技术,’它是通过微生物菌群体系的代谢活动完成的.考察在不同运行条件下,废水生物除磷处理系统内活性污泥混合液中的微生物组成,是深人了解不同除磷菌的生理特性、改进工艺以提高处理效率的前提.因此,近年来国外学者对这一课题进行了一些探讨.Fhus和Chen〔幻首次研究了废水生物除磷微生物学,并提出,在生物除磷活性污泥中只有不动杆菌属能起除磷作用.Buchan【2,发现,在其废水生物除磷试验装置的活性污泥混合液微生物生态系统中,不动杆菌的确是优势菌.但是,Br。id。c五和Joyner『3,考察三种处理效果良好(出水中的PO4一P浓度小于o.Zmg/L)的生物除磷系统中的活性污泥微生物组成,不动杆菌只是少数除磷菌之一最近,lCoeet和tSeyn4[]利用半透膜滤一免疫萤光组合法〔习,直接考察了南非CaPeTown北区污水处理厂活性污泥中的不动杆菌数量与除磷能力之间的关系.结果,不动杆菌为优势菌,但其除磷作用却较小.本文的研究目的是以循序间歇式生物处理工艺为对象,较系统地考察试验装置内活性污泥混合液的微生物组成,为后续的除磷菌生理特性研究提供参考。一、试验材料与方法1.主要培养基(l)肉汁陈培养基(基本培养基)[’].(2)休和利夫森(Hugh&Leifeson)二氏培养基6[].(3)索恩利(Thornley)氏培养基61[.(4)果糖水解试验培养基(哈尔滨市预防医学中心生产)..2主要试剂6[](l)革兰氏染色液(2)鞭毛染色液(3)异染粒染色液(钓1%。一蔡酚洒精溶液(5)3一10外过氧化氢溶液3.菌液样品取自间歇式生物脱氮除磷处理试验装置的活性污泥混合液代4试验方法本试验所用活性污泥混合液取自反应器的*现在中国环境科学研究院(100012)收稿日期:1991年7月4日l)周岳溪,废水生物除磷机理及间歇式生物处理工艺的研究(博士论文),清华大学,1990年.DOI:10.13227/j.hjkx.1992.04.00113卷4期曝气阶段,对于反应器处于不同运行阶段的活性污泥混合液样品,均采用相同方法进行细菌的计数、分离与鉴定.(l)细菌的计数取活性污泥混合液样品50ml,置于装有数粒玻璃珠的无菌三角烧瓶中,于转速为Zoor/min的旋转式摇床中振荡10min后,用无菌水稀释分散菌体,按标准平板法(用肉陈培养基在30℃下培养48h)〔刀进行细菌计数.(2)细菌的分离与鉴定每个活性污泥混合液样品重复分离两次.用无菌水稀释活性污泥混合液.取稀释度为10一6的稀释液涂布于肉汁陈培养基平板上,30℃下培养72h.从其中的单一菌落多的四个平板中,挑取所有单一菌落.再经2一3次平板划线纯化,将单纯菌株分别转接到肉陈汁斜面培养基上,用矿物油密封保存.细菌鉴定按《一般细菌常用鉴定方法》[’]、《伯杰氏系统细菌鉴定手册》(第九版)81[所述的方法进行.科学,3142株和128株.表2的鉴定结果表明,这些纯菌主要属于假单胞菌属、气单胞菌属和肠杆菌科.表2启动运行期活性污泥混合液中主要细菌组成(肠)菌名在第一组(142株)中所占比例31。759。8平均值假单胞菌属气单胞菌属肠杆菌科未鉴出::{(2)稳定运行期的主要细菌组成对稳定运行期的活性污泥混合液样品进行了两次分离,得纯菌241株和189株.表3所示的鉴定结果表明,这些纯菌主要属于假单胞菌属、气单胞菌属、棒杆菌属.表3稳定运行期活性污泥混合液主要细菌组成(%)在第一组二、试验结果及讨论(一)试验结果活性污泥混合液分别取自污泥驯化时的启动期和试验装置处理效果良好的稳定运行期,取样时试验装置处于曝气阶段.对所取的活性污泥混合液样品进行细菌计数、分离和鉴定.1.细菌总数采用标准平板法对活性污泥混合液中的细菌重复进行三次计数,其平均值由表1所示.反应器在不同运行期,活性污泥混合液中的细菌总数存在着明显差别.表1细菌总数兹棒杆菌属}不动杆菌属}未鉴出}::::斗斗7。7772229。6661116。999222.111333。777(241株)}(189株)中所占比例(%)}中所占比例(%l)其中类产碱假单胞菌的数量在第一组中占53.1%,在第二组中占46.6%,平均占49.9帕.2)全部为豚鼠气单胞菌.图l示出了启动和稳定运行期活性污泥混么刁皿启动期稳定期402C八欲à酬敬姐纂一样品细菌总数(个/ml)启动期稼定期1.8义1074.6义10B.2活性污泥混合液中的主要细菌组成(l)启动期的主要细菌组成对启动期的活性污泥混合液样品进行了两次分离,得纯菌假单胞气单胞棒杆菌属菌属菌属肠杆菌属不动未检出杆菌属细菌图l启动和稳定运行期活性污泥混合液内主要细菌组成比较环境合液中的主要细菌组成比较.(二)讨论1.细菌总数从表l可以看出,在稳定运行期,曝气阶段活性污泥混合液中细菌数量大大高于启动运行期(约26倍),这是因为通过启动运行期的驯化培养,细菌数量明显增加的缘故.2.细菌的组成细菌的分离、鉴定结果表明,通过厌氧、好氧处理,试验装置于启动运行期活性污泥混合液的主要细菌组成与稳定运行期的有明显差别.在启动运行期的样品中,气单胞菌属含量最多,假单胞菌属次之,且没有发现不动杆菌(表2、图1).在稳定运行期的活性污泥混合液中假单胞菌属含量最多(主要是类产碱假单胞菌),占全部菌株的知务以上,气单胞菌属含量次之.此外,还存在相当数量的棒杆菌属和少量的未鉴定菌(表3、图1).由此可见,本试验装置稳定运行期的优势菌种是假单胞菌属.在此期间,试验装置的COD、氮和磷的去除效果都很好代在稳定运行期间,试验装置内活性污泥中所分离出来的主要细菌的生理代谢试验结果表明,假单胞菌属、气单胞菌属及棒杆菌属不仅能有效地降解废水中的有机物,而且还能过量摄取水中的磷酸盐以聚磷酸颗粒的形式贮存于细胞内,同时还能还原硝酸盐进行反硝化脱氮〔,,10j.因此,试验装置能有效地去除有机物、脱氮和除磷.另外,过去人们认为不动杆菌属在生物除磷过程中起着最主要的作用.但是,根据本试验结果,在稳定运行期间试验装置的活性污泥混合液中只存在少量的不动杆菌属,主要是假单胞菌属.这点与国外近年的一些研究结果基本一致.如近年来有些学者在进行UCT工艺的试验研究中发现,活性污泥混合液中不动杆菌数量仅占全部细菌总数的l一10多〔3],优势菌神则是假单胞菌属和气单胞菌属.Hascoet发现图,运行良好的间歇式生物脱氮除磷试验装置的活性污泥混合液中几乎找不到不动杆菌,科学13卷4期而假单胞菌属和气单胞菌属的数量却相当多.此外,即使在一些装置中不动杆菌属相当多〔z,41,它在实际除磷过程中所起的作用也不大4[,,].所以,以往Fhus和Chen等人提出废水生物除磷完全是由不动杆菌属完成的观点是不够全面的.笔者认为,废水生物脱氮除磷过程中活性污泥混合液内微生物组成和数量的差异,可能是由于所采用的处理工艺的类型、进水水质和运行条件等不同所致.三、结论根据上述的试验结果和讨论,可以得出下列几点结论:1.在启动和稳定运行期间,试验装置内活性污泥混合液中细菌数量存在着明显差异(约26倍).2.在稳定运行期间,试验装置内活性污泥混合液的主要细菌组成与启动运行期间的不同.启动运行期的优势菌种为气单胞菌属,而稳定运行期则为假单胞菌属(主要为类产碱假单胞菌),其次为气单胞菌属.3.废水生物脱氮除磷处理过程中,活性污泥混合液内微生物的组成和数量的差异是由所采用的处理工艺的类型、进水水质和运行条件等不同所致.参考文献FuhsGW,ChenM.Microb一01.Ecol二197,,2:119BuehanL.Wat.sci.T`c人二1983,15(3/4):87BrodishKEU,Jo犷ner5J.平at.SctT才c六二1983,15(3/4):117CloeteTEetal.Wa:.R`s二1988,22(8):971CloeteTE,Stey;、PL.平at.R亡:二1988,22(8):961中国科学院微生物研究所细菌分类组.一般细菌常用鉴定方法.北京:科学出版社,197:8100一108顾夏声,李献文.水处理微生物学基础.北京:中国建筑工业出版社,198:185KriegNRetal.Bergey,:Ma”“alof`y,t。、aricBuc了亡riolog夕.London:Williams&WilkinsBalti-xnor,止,1986:156一158Haseoe:MCetal.Wat.Sci.Toc人二1985,1了(11/12):23PayneWJ.Donizrif`catioo.Awilley一Intersc,ene。Publication:JohnWilleyandSonsIne.,一981:331`,翻1一AbstraetsHUANJINGKEXUEvol.13No.41992ChineseJournalofEnvironmentalSeieneeAStudyontheMeehani,mofBiologiealRemo-帷1ofPbosphorus一MierobialCo口posi*ionoftheAeti,atedSludgeinaSequeneingBatc卜Reaetor·ZhouYuexiQianYietal.(Dept.ofEnviron.Eng.,TsinghuaUniversity,Beiii二9Inoo84):chio.J.E。,i-ron.Sc了.,l3(4),1992,pPZ一4Inthispaper,themeerobialeompositionoftheactivatedsludgeinasequencingbatehreaetor,whicheaneffeetivetyremovephosphatesfromwastewater,wasinvestigZted.Ex-Perimentalresultsdemonstrate:(l)The脚pulationofbae-teriainthemixedliquorofaetivatedsludgeduring,te3dyoPerationstagewasmuehlargerthanthatduringrhestarr-upstage(about26timeslarger)·(2)Thepredominant`,nusduringthestart一upstagewasaeromonasandpse.IJ)monascameseeond(withnoacinetobaeter荃。und),whilethepredominantgeneraduringthesteadyoperationstagewerePseudomonasandaeromonas(withalimitedntlmberofaei-netobacrerpresent)·Keywords:phosphort;s,aetivatedsludge,phosphateremoval-In,estiga*ionontheKinetieCharaeteristiesofCoPperAdsorptiononRedEarthi。凡owMethodbyU*ilizingFirst一orderKinetieDifferenti扭1Equ-ation.LanYeqingetal.(N