聚糖菌反硝化影响因素及内碳源转化特性

聚糖菌反硝化影响因素及内碳源转化特性

刘小芳;郭海燕;张胜男;黄靓

【摘要】The denitrifying glycan bacteria were successfully enriched in the SBR reactor with sodium acetate as the carbon source and NO3-N as the electron acceptor, and the effects of the influent C/N ratio (3.3, 6.7, 10), electron acceptors (NO3——N, NO2——N), carbon source types (sodium acetate, glucose) on the activity of denitrifying glycans and the conversion characteristics of internal carbon sources were further investigated by batch experiment. The results show that the higher the influent C/N ratio, the higher the NOx——N removal rate of the system, and the more PHB synthesis in the anaerobic section, but the influent C/N ratio is too high, which leads to the predominance of common denitrifying bacteria. The denitrification efficiency of the internal carbon source is suitable for the influent C/N ratio of 6.7. The DGAOs system with NO3——N as the electron acceptor for long-term cultivation is not domesticated by NO2——N, and has good anti-NO2——N. Nitrification performance, after adding the same concentration of NO2——N as NO3——N, the system NOx——N removal rate is 89.6％; when glucose is used as the carbon source, the amount of PHB synthesized by DPAOs in the anaerobic section is only 79.5％of PHB with sodium acetate as the carbon source, and the anaerobic glucose utilization rate is only 72.8％, which is much smaller than the utilization rate of sodium acetate.%在SBR反应器中以乙酸钠为碳源、NO3——N为电子受体成功富集了反硝化聚糖菌,并采用批次实验进一步考察了进水C/N

比(3.3,6.7,10)、电子受体(NO3——N、NO2——N)、碳源类型(乙酸钠、葡萄糖)对反硝化聚糖菌活性的影响及内碳源转化特性.实验结果表明,进水C/N比越高,系统NOx——N去除率越高,厌氧段合成PHB越多,但进水C/N比过高会导致普通反硝化菌占优势,影响内碳源反硝化效率,进水C/N比为6.7较为合适;以NO3——N为电子受体长期培养的DGAOs系统未经NO2——N驯化,对NO2——N同样具有良好的反硝化性能,在投加与NO3——N相同浓度的NO2——N后,系统NOx——N去除率达89.6％;当以葡萄糖为碳源时,DPAOs在厌氧段合成的PHB 的量仅为以乙酸钠为碳源时合成PHB量的79.5％,且厌氧段葡萄糖利用率仅为72.8％,远远小于乙酸钠的利用率.

【期刊名称】《化工学报》

【年(卷),期】2019(070)003

【总页数】8页(P1127-1134)

【关键词】反硝化聚糖菌;内碳源反硝化;聚合物;厌氧;吸收

【作者】刘小芳;郭海燕;张胜男;黄靓

【作者单位】大连交通大学环境与化学工程学院, 辽宁大连 116028;大连交通大学环境与化学工程学院, 辽宁大连 116028;大连交通大学环境与化学工程学院, 辽宁大连 116028;大连交通大学环境与化学工程学院, 辽宁大连 116028

【正文语种】中文

【中图分类】X703.1

引言

针对低碳氮比的污水，传统的污水处理技术很难达到氮磷的高效去除，大部分污水处理厂为了提高氮磷的去除效率会选择投加碳源和化学试剂，这无疑会增加污水处理成本[1-2]。反硝化除磷（denitrifuing polyphosphate accumulating organisms,DPAOs）是集反硝化脱氮和除磷为一身的微生物。在厌氧段，DPAOs 利用糖原降解产生的能量及还原力将污水中的外碳源转化为内碳源以聚β-羟基丁酸（PHB）等形式储存在体内，同时释磷；缺氧段利用PHB以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体吸磷，同时合成糖原。在实际污水处理过程中，基于反硝化除磷的污水处理技术不仅节省碳源，还能减少污泥产量，在处理低C/N比生活污水方面有很大优势[3-6]。

但近年来有研究[7-8]发现，即使在有利于DPAOs生存环境中，仍会出现除磷效果恶化但反硝化效果稳定的情况，有研究人员[9]通过实验发现了一种与DPAOs 代谢类型相似的具有反硝化功能的聚糖菌（glycogen accumulating orgasims,GAOs）——反硝化聚糖菌（denitrifuing glycogen accumulating orgasims,DGAOs）。DGAOs也能利用内碳源反硝化[10-11]。但两者主要区别在于吸收有机物的能量来源及是否释磷吸磷。在厌氧段DGAOs利用降解糖原提供的能量及还原力吸收有机物合成PHB但不释磷；在缺氧段降解PHB以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体进行反硝化脱氮及合成糖原，但不吸磷[12-15]。DGAOs对系统内磷的去除并没有贡献，但能把外碳源转化为内碳源驱动反硝化脱氮，如果将DGAOs的这一特性应用于处理低碳氮磷比废水过程中，将有效解决传统工艺外加碳源、磷源，增加运行成本这一缺点，因此开发利用内碳源，最大限度提高碳源的有效利用，对于提高系统的脱氮效率和降低运行成本具有重要意义。

Wang等[16]采用厌氧/好氧运行方式成功培养了乙酸为碳源的Cluster 1 DvGAOs,认为Cluster 1 DvGAOs能够把硝态氮还原成亚硝态氮。然而,这种细菌却没有还原亚硝态氮的能力。且Cluster 1 DvGAOs的比硝氮还原速率大大低于