投加有效聚磷菌对强化 SBR 系统中活性污泥性能的影响

程波涛 吴琳

摘要：从海口市白沙门污水处理厂的污泥中分离筛选出的1株高效聚磷菌（PAOs），以直接的形式投加到SBR内，与空白对照进行比较，研究其对活性污泥性能及含磷废水处理效果的影响。结果表明，在30℃，pH 6，进水含磷浓度50 mg/L的条件下，投加有效聚磷菌（PAOs）量为0.1%的SBR系统间歇处理12 d，活性污泥增殖相对稳定。静置30 min时活性污泥SV30为13%，SVI为70 mL/g，絮凝时间缩短且无污泥膨胀现象。投加有效聚磷菌（PAOs）的SBR系统中，最佳除磷率为98.6%，与空白对照的SBR系统相比去除率提高了1.12倍。说明投加有效聚磷菌（PAOs）后活性污泥性能增强，去除废水磷处理效率提高。

关键词：高效聚磷菌（PAOs），活性污泥性能，含磷废水

随着现代人们生活方式的转变和经济的快速发展，人类向水体中排入大量的氮、磷等营养物，造成严重的水体富营养化，已经发展成为一个国际性的环境污染问题。通过功能微生物超量富集废水中的磷，去除效果理想，环境友好，富集磷的活性污泥经过处理实现磷资源的回收，具有很高的应用价值[1]。近年来有有关SBR除磷研究主要集中在以下两方面：（1）功能菌株的筛选分离，越来越多的微生物发现有聚集磷酸盐的功能，如蓝藻根瘤菌、匹式不动杆菌、蜡状芽孢杆菌，等[2-4]; （2）SBR活性污泥内的驯化及影响因素研究[5-8]。

本研究选取葱白沙门污水处理厂污泥中分离的1株高效聚磷菌，构建1套SBR污水处理系统，以不投菌的SBR作为对照组，考察菌剂对废水的去除情况，并对除磷率条件进行优化，以期为后期应用提供科学依据。

1 实验部分

1.1供测菌剂和活性污泥

本实验所用菌种为海口市白沙门污水处理厂的污泥中分离筛选出的1株高效聚磷菌。SBR反应器中接种的污泥来自海口市白沙门污水处理厂二沉池。

1.2供测废水

供测废水见表1。

1.3实验装置

实验装置见图1。实验采用SBR装置结构见图2。SBR尺寸为600 mm（长） × 330 mm（宽） × 20 mm（高），有效体积约为40 L。

1.4 污泥培养驯化与投菌

本实验设置2个SBR，每个有效容积40L，在两个SBR中同时接种污泥10L的活性污泥，进行驯化、培养，使两个反应器中污泥SV30值达到15-30%，MLSS达到1500-2000 mg/L，SVI值达到50-150 mL/g左右，两者SV30、MLSS、SVI相差不大，并且颜色呈黄褐色，即可投加菌液进行实验。

向其中一个SBR中投加已活化的菌液（约占进水量的0.1%[9]，每隔一周向其中投加一次菌液），形成PAOs-SBR反应器，作为实验组，另一组未投加菌液的SBR作为对照组。SBR运行操作见表2。

1.5 PAOs菌种除磷条件的优化

实验过程中，控制pH在5-7，好氧阶段DO浓度在2 mg/L左右、厌氧阶段DO浓度在0.2 mg/L以下，温度为室温（约30℃），测定污泥的SV30、SVI等指标。选取初始的pH值和曝气时间来考察PAOs菌种对模拟废水的除磷情况。在SBR反应器中添加等量体积的试供废水和活性污泥，将反应初始的pH值调节为5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，等系统稳定运行后，测定TP除磷率，每个处理设置三个平行样。分别设定曝气时间为2h， 4h， 6h， 8h，考察定TP除磷率。

1.6分析方法

根据水质分析方法采用《水和废水监测分析方法》（第四版）[10]，测定TP指标。

污泥指標测定： SV30测定采用体积法， MLSS的测定采用重量法，SVI测定根据SV30与MLSS的比值得出。

2结果与讨论

2.1SBR除磷过程SV30和SVI的变化

污泥培养期SBR和PAOs-SBR中污泥的沉降比（SV30）和污泥体积指数（SVI）随时间变化情况见图3。投加PAOs后，第5天开始，PAOs-SBR中的污泥SV30值开始增加，至第6天达到峰值，然后PAOs-SBR下降中的SV30趋于稳定。PAOs-SBR相比对照组SV30数值SBR低，最终稳定在13%。的SVI值随着投加菌液PAOs的变化出现浮动，最后稳定于70 mL/g。上述实验说明投加聚磷菌可以改善污泥的沉降效果，泥水分离效果得到改善。

2.2进水pH值对SBR系统的除磷率的影响

pH对微生物的生命活动有这显著的影响，关系着SBR系统的稳定性，进水pH值对 SBR和PAOs-SBR除磷率的影响见图4。由图4可以看出当pH为6.0时，TP去除率最高可以达到98.6%，当pH值为5.0和9.0时，TP去除率下降，且以对照组的影响更大，分析可能是过酸或过碱会对酶的活性影响，不利于废水的降解[11]，但是PAOs的最适pH在5-6或7-8，所以PAOs-SBR保持相对稳定的除磷率。

2.3 曝气时间对SBR系统的除磷率的影响

曝气时间对TP除磷率的影响见图5。在不同曝气时间下，在SBR和PAOs-SBR，PAOs-SBR对TP的除磷率均高于SBR。随着曝气时间的延长，两者对TP的去除率都呈增长趋势，但PAOs-SBR可以在4 h内即达到98%左右的最高去除率，SBR在曝气4 h只能达到90%的除磷率，在6 h内才达到94%左右的最高去除率。

2.4 SBR体系除磷效果的周期性变化

SBR体系运行除磷率如图6所示。在PAOs-SBR稳定运行后，第14个周期出现了除磷率下降的情况，其原因有可能如下：菌液随出水流失和菌种退化[10];聚糖菌与聚磷菌存在竞争关系，过度生长导致除磷率下降[12-14]。PAOs-SBR比未添加菌剂的对照组除磷率高;第10个周期后进入稳定期，最高除磷率为98.6%，相比对照组提高1.12倍。上述实验表明，从海口市白沙门污水处理厂的污泥中分离筛选出的高效聚磷菌应用在SBR中，不仅可以提高TP的去除率，而且可以缩短曝气时间，从而减少曝气能耗。

3结论

本研究将1株高效聚磷菌剂投加到SBR反应器中，构建强化生物反应系统，考察菌剂对TP去除率效果。结果表明，该高效聚磷菌应用于SBR，有良好的TP去除率，可进一步提高成熟的应用于生活废水处理活性污泥的TP去除率提高了12%，其最佳的TP去除条件为：pH值为6.0，曝气时间为4h，废水可以获得较好的絮凝、连续稳定的效果，为菌剂的工程化应用奠定了基础。

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基金：海南省自然科学基金（417146）;海南省大学生创新创业训练项目（2017089）

作者简介：程波涛，男，硕士，研究方向微生物处理

通讯作者：吴琳，女，硕士，研究方向微生物

（海南医学院热带医学与检验学院 海南医学院 海南海口 571199）