随便42014966
范文一：在无有机碳源和缺氧条件下自养菌和异养菌脱氨氮作用
?94?微生物学通报 2006年33(1)在无有机碳源和缺氧条件下自养菌和异养菌脱氨氮作用
沈珈琦 范伟平333 吴晟 王晋宇 李 霜
(南京工业大学制药与生命科学学院 南京 210009)
摘要:在无有机碳源和缺氧条件下,应用15N示踪考察4株具有氨氧化作用的菌株在膜反应器中的氨氧化产气情况。当溶氧浓度(DO)
15somonassp1单株培养,能将613%的氨氮转化为氮气,N2产生量占氨氮消耗量的21186%。
自养菌株与异养菌株混合培养,可将30186%的氨氮转化为氮气,15N2产生量占氨氮消耗量的80138%。在无有机碳的条件下,自养菌和异养菌的协同代谢作用,可大大提高缺氧氨氧化产氮气的效率。
关键词:15N示踪,协同代谢,脱氨氮
中图分类号:Q93 文献标识码:A 文章编号:025322654(2006)0120094206
RemovalofNH32NbyMicrobeWithoutOrganicCarbonSourceunder
OxygenLimitedCondition
SHENJia2Qi FANWei2Ping333 WUSheng2Min2YuI(CollegeofPharmacyandLifeScience,NanjingUof)
Abstract:ItwasinvestigatedbyNtraceraoxidationundertheconditionoflimiteddissolvedoxygen(DO)inasealedbio2membranereactor1Eachstrainwasculturedatroomafilledwithargonandanappropriatequantityofoxygen1Whentheconditi
1515+1515NcouldbeconvertedintoN2bythesinglestrainofNi21515trosomonassp1ied21186%ofthequantityofconsumed
1515+15NH4-+15N;whereas30186%ofNH4-15+Ncouldbeconvertedintodi2nitrogengasbymixedautotrophicandheterotrophicstrainsunderthesamecondi2Nconsumed1Cooperativemetabolismofautotroph2
+tion,andN2occupied80138%ofthequantityofNH4-icandheterotrophicstrainsspeededupthetransformationofNH4-NandproductionofN2underDO
Lconditionwithoutorganiccarbonsourceinthemembranereactor1
Keywords:15Ntracer,Cooperativemetabolism,RemovalofNH32N
从微生物代谢基础理论研究出发,寻求新的生物脱氮技术成为微生物学家和水处理技术人员研究的热点之一。自从1986年Poth报道分离得到一株能够产生氮气的Ni2trosomonassp1
15[1]以来,有关氨氧化产氮气的反应机理报道不断,VandeGraaf等人应
[2,3]用N示踪技术揭示了厌氧流动床的氨氧化产氮气的反应机理,提出NH2OH是异养菌厌氧氨氧化代谢中关键的电子受体的假说
化产氮气的反应机理[4]。Jones比较了自养菌与异养菌厌氧氨氧
[5～7],Jetten和Schmidt等人研究发现具有全自养脱氮能力的厌氧菌株CandidatusBrocadiaanammoxidans,CandidatusKueneniastuttgartiensis等
分子生物学角度分析微生物酶系在氨氧化过程中作用的研究也有报道
3江苏省自然科学基金资助项目(No1BK2002019)
33。近来从[8]。但至今有关通讯作者 Tel:025283587339,E2mail:fwpzhu@sohu1com
收稿日期:2005204219,修回日期:2005205226
2006年33(1) 微生物学通报?95?
[6]缺氧的条件下,自养菌和异养菌协同催化氨氧化作用机理仍然不清楚。本文应用N15
示踪技术考察自养菌和异养菌在缺有机碳和缺氧的条件下氧化氨产氮气过程,分析两类菌协同代谢加速氨氧化的机理,这对开发氨氧化脱除新工艺有指导意义,国内还未见有相同报道。
1 材料与方法
111 菌株
采用Skermanπs亚硝化单胞菌培养基和硅胶平板,由南京市某污水处理厂序批
[11]式曝气活性污泥反应器(SBR)中分离得到4株菌,标记为dN2,dN3,dN11,
dN13。采用美国BIOLOG自动微生物鉴定系统(MicroStation)生理生化性质鉴定结果表明dN2可能属Nitrosomonas,dN11和dN13可能属Pseudomonas;应用PCR技术分析,发现其中dN2与已报道的Nitrosomonaseuropaea的16SrDNA具有9819%的同源性具有99138%的同源性,dN3显微形貌丝状,尚未找到同源性较高的相关信息。112 培养基[12][9][10];dN11与Pseudomonasfluorescens具有9910%的同源性;dN13与Pseudomonasfluorescens
①Nitrosomonas属的富集培养基:NaCl013g,MgSO4?7H2O0114g,FeSO47H2O
15150103g,(NH4)2SO4(N丰度为98137%,,N/总氮量)×100%)016g,10mLKH2PO4溶液(01,,加蒸
μg,B馏水稀释至10000mL,再加CaCO310g和(Mn22
15μg,Cu17μg,Zn16μg,Cog)NH4+221N130mg/L,培养基于
120℃1×10Pa灭菌5
②CH3COONa(0120g/L),其它与①相同。
③反硝化培养基:3株异养菌株分别好氧培养、离心收集得到菌泥后,各取1g菌泥分别加入500mL的装满反硝化培养基的三角瓶中改为严格厌氧培养,唯一碳源为
1515CH3COONa(0120g/L),唯一氮源分别为NaNO2(0130g/L)和NH4NO3(N丰度为
9810%,上海化工研究院,0130g/L),pH712,其它与①相同。
113 菌体富集培养
4株菌由平板接种后,分别采用上述相应的富集培养基以SBR方式,室温下富集培养1个月。每天流加适量的NaHCO3饱和溶液以保持培养液pH在712左右。培养结束,菌体浓度约为10～10个/mL之间,将培养液离心,得到菌泥待用。
114 异养菌的反硝化性能考察68
将dN3、dN11与dN13菌株的菌泥采用③号培养基以液体石蜡封住液面,严格厌氧培养,考察其分别以NaNO2、NH4NO3为氮源培养过程中NO2含量,用氩气吹集产生的气体,定性检测其成分。
115 缺氧氨氧化实验
(1)将弹性纤维膜作为填料放入反应器:将4株菌分别富集培养、离心得到的湿15-菌泥3g,加至含3L①号培养基的反应器中培养;考察混合菌株时,各取单株湿菌泥0175g,混合后得到的菌泥3g加入至含有3L①号培养基的反应器中培养。
?96?微生物学通报 2006年33(1)
(2)单菌株及混合菌株缺氧氨氧化实验时,用混合气体置换实验系统的气氛,其成分为Ar(99199%):O2(99199%)体积比为99:1,将反应器中培养液顶出015L溶液,控制给气量,保持每个反应器培养液中DO
116 检测方法
硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氨氮含量的测定:分别取样采用酚二磺酸光度法、N2(12萘基)2乙二胺光度法和纳氏试剂光度法。用同位素比率质谱仪(ThermoFinnigan
15MAT253,美国热电公司菲尼根质谱分公司)检测气相N的丰度,应用气相色谱仪
(CX2206,江南分析仪器厂),以氢气为载气,检测系统内由微生物代谢产生的N2和N2O含量。[13]15+--
2 结果
211 异养菌的反硝化性能
将dN3、dN11与dN133,,各
-株菌2d差不多可将溶液中NO2消耗完(见图1A)4,NO3呼吸,都有一个NO2累积的过程,在2,随后--下降(见图1B)。N2和N2O产生,二者N,左右。以上结果表明这3株菌在厌氧,2NO3代替分子氧作为无氧呼吸的最终电子受体
。--15
图1 dN3、dN11、dN13菌株反硝化试验
A只加NO2-,B只加NO3-
dN3菌株
,dN11菌株
,dN13菌株
212 缺氧条件下单菌和混合菌能源利用对比
单株菌和混合菌株分别在密封反应体系中,DO
2006年33(1) 微生物学通报
--?97?菌和混合菌株的氨氧化过程都产生NO2的累积,产生的NO3甚少;dN2、dN3、dN11、
dN13和混合菌的氨氧化可使液相总氨氮含量分别降低28181%、11177%、11124%、7167%和38139%
。
图2 单菌的缺氧氨氧化产生NO2-和NO3-量
自左至右分别为dN2、dN3、dN11、
dN13,NH4
+,NO2
-,NO3-
图NO2-和NO3
-量
NH4
+,NO2
-,NO3-
213 15(NH4)2SO4作为能量来源,DO
取样采用气相色谱和质谱仪分析气体的成分,结果表明:自养菌Nitrosomonassp1密闭容器培养的气样,经气相色谱检测的结果表明氮气含量为4168%(V/V),质谱仪检测结果表明其中N的丰度为6413%;同样条件下,单株异养菌培养的气样基本未检出氮气;而混合菌培养的气相取样检测结果为:氮气含量为20140%(V/V),质谱显示15N的丰度达到7213%。气相色谱检测结果还表明单株菌和混合菌株产生N2O的量均甚微。N2—N产生量的计算方法如下:
M=M0×V×A×B/V0
M———15151515N2—N产生量151515(mg),M0———标准情况下1molN22N质量为300000mg,V———反应器液面上方气体体积为015L,A———气相色谱检测的氮气含量
15(%),B———N的丰度(%),V0———标准状况下1mol气体的体积为2214L
对应与图2和图3的数据,缺氧条件下氨氧化N2—N产生量及其相关比值见表1。1515
?98?微生物学通报 2006年33(1)
表1 用①号培养基缺氧条件下氨氧化产气量对比
15NH4+—15N15N2—15N产15N2—15N产生量15N2—15N产生量
序号菌 属消耗量(mg)生量(mg)占初始15NH4+—
15占15NH4+—15N消耗量比例(%)
21186
080138N总量比例(%)613000030186dN2dN3dN11dN13Nitrosomonas921163716636152241931221862011500098176未定PseudomonasPseudomonas4株菌混合
3 讨论
实验结果表明本研究分离得到的3株异养菌,在厌氧条件下,都能利用NO2和NO3进行无氧呼吸产N2和N2O,当利用NO3呼吸时,存在着两阶段氮的还原反应如---
下:
NO-
3 H+ NO (1) NO-
2-2 H+ N2O+N2 (2)
--起始阶段因NO3浓度较高,反应(1)速率较快,随着产生的NO2,反
-应(1)受到抑制,反应(2)速率迅速增加,消耗NO2。因
此,3株异养菌利用NO3无氧呼吸过程中都存在一个本文中的异养菌都是用Skermanπs,既可利用有机碳作能源,,有氧时可利用NH3-N呼吸,无氧时可利用NO,3Pseudomonasfluorescens的细胞周质,以乙酸钠为碳源,,初期有段少量氨氮积累的现象(另有文章讨论),总之这两株Pseudomonas菌所含酶系非常丰富,根据环境的变化,能相应调节能量代谢途径而生存。
本文筛选的自养菌Nitrosomonassp1可以在缺氧条件下利用NH3-N作能源利用,将其氧化成N2。在缺氧条件下,以上4株菌共同培养,不供应有机碳源,只供应无机氮源NH3,氨氧化过程NO2累积量少得多,而产N2量较单一Nitrosomonassp1却多得多,此说明Nitrosomonassp1和以上异养菌协同代谢可以增加氨氧化产气的速率:
NH4+NO2+--]--- enzyme
[15,16]N2+2H2O (3)与文献报道所不同的是,在无有机碳源和缺氧条件下,本实验过程既没有加
CH3OH,也没有加NO2。唯一必须条件是膜载体———反应器中弹性纤维膜的存在。4 结论
由城市污水处理厂筛选得到的1株Nitrosomonassp1,2株Pseudomonassp1,还有1
15株未定属的异养菌。它们都具有氨氧化性能。应用N示踪技术考察其在Skermanπs亚
硝化单胞菌培养基中缺氧氨氧化代谢途径。结果表明:在无有机碳源和缺氧条件下,异养菌和自养菌在挂膜反应器中可以共存和协同代谢脱氨氮,且产氮气较单一Nitro2somonassp1多得多。实验结果对处理缺有机碳高氨氮的废水,开发节能脱氮新工艺的
2006年33(1) 微生物学通报?99?研究具有重要参考意义。
致谢 本论文气态氮中N的丰度是由中国科学院南京土壤研究所曹亚澄老师分析,特表示感谢。
参考文献
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?统计学符号书写规则
统计学符号一般用斜体。本刊常用统计学符号介绍如下,希作者参照执行。样本的算术平均数用英文小写x,不用大写X,也不用Mean。标准差用英文小写s,不用SD。标
2准误用英文小写sx-,不用SE。t检验用英文小写t。F检验用英文大写F。卡方检验用希文小写χ。
相关系数用英文小写r。样本数用英文小写n。概率用英文大写P。
正体与斜体
物种的学名:菌株的属名、种名(包括亚种、变种)用拉丁文斜体。属首字母大写,其余小写,属以上用拉丁文正体。病毒一律用正体,首字母大写。
限制性内切酶:前3个字母用斜体,后面的字母和编码正体平排,例如:BamHI、EcoRI、MspI、Sau3AI等。
氨基酸和碱基的缩写:氨基酸缩写用3个字母表示时,仅第一个字母大写,其余小写,正体。碱基缩写为大写正体。
范文二：生物陶粒反应器中硝化自养菌与异养菌生长关系的研究
生物陶粒反应器中硝化自养菌与
异养菌生长关系的研究
方振东赵刚刘文君贺北平王占生
() (后勤工程学院) (中国水污染与废水资源化研究中心) 清华大学
摘 要 研究了生物陶粒反应器处理微污染源水时, 反应器内异养菌对有机物降解与硝化自养菌
() 对氨氮氧化作用之间的相互关系。得出下列结论: ?低有机物浓度 < 40时,="" 进水有机物浓度="" od="" m="" gl="">
() 变化对硝化自养菌去除氨氮的影响不大; 高有机物浓度 > 40时, 进水有机物浓度上升对氨 /COD m gL
氮的去除有抑制作用。?氨氮浓度上升将引起异养菌对有机物去除效率的上升, 上升到一定程度后趋于
稳定。
关键词 生物陶粒反应器; 硝化自养菌; 异养菌
在饮用水的水源中含有多种污染物质, 有机物和 2 试验结果与分析 + + - 是其中的两类。根据微生物对水中这两类污N H N 2. 1 有机物浓度对N H - N 降解的影响 4 4
染物质的氧化分解和利用的重点不同, 认为水中有机
+ 物的降解主要是由异养菌所为, 水中N H4 - N 的降解
主要是硝化菌所致。因此, 通过水中有机物浓度的变化
+ + 对N H - N 的去除及N H4 N 浓度的变化对有机物 4
- 的去除, 之间的影响来宏观表征硝化菌和异养菌的关
系。
1 试验设备与方法
1. 1 试验设备
如图 1 所示, 陶粒有效高度为 1200。mm +图 2 进水有机物浓度对 NH 4 - N 去除的影响
()COD 24. 3, 80m g L /
+ 3 图 进水有机物浓度对 NH- N 去除的影响 4
()TO C 1. 5, 20m g L /图 1 试验装置 从图 2 和图 3 中可以看出, 随着水中有机物浓度 1. 高位水箱 2. 配水箱 3. 、溶液池N aN H 4H PO 4N H 4C l 的增加, 生物陶粒反应器对有机物的去除率逐步呈上 6. 生物陶粒反应器 4. 校河水水箱 5. 空压机
+7. 流量计 8. 取样口 ( ) < 升趋势。而对n="" h="" 4="" -="" n="" 的去除率,="" 在有机物="" cod="" 1.="" 2="" 分析方法="" 见参40.="" 0m="" gl="" 时影响不大,="" 其去除率仍能保持在="" 90%="" 以="" 考文献。="" +上,="" 随着有机物浓度的进一步增加,="" 生物陶粒对="" n="" h="">
中国给水排水1998 V o l. 14 N o. 1 19
- N 的去除率开始明显呈下降趋势, 当进水有机物 度为 0. 01m g/L 时, 生物陶粒对有机物的去除率仅为
+ + () COD 达到 80m gL 时, 对N H - 20% 左右; 而随着N H - N 浓度增加至 0. 15m gL 时, /4 N 的去除率下降到 /4
+ + 30% 左右, 说明高有机物浓度对N H - N 的去除有明 有机物的去除率达到 40% 左右; 以后N H - N 的浓度 4 4
+ + 显的抑制作用。这是因为当N H - N 和有机物同时存 再增加, 有机物的去除率基本保持稳定; 当 N H - 4 N 4
() 在时, 自养 硝化菌和异氧菌会同时争夺水中的氧, 在 0. 01m g/L , 约经过 10d 运行后生物陶粒对水 浓度降至
水中有机物浓度较低时, 由于水中的氧较充分, 能供给 中 的去除率下降至 20% 左右。见图 5。 TO C 硝化菌和异氧菌的最大需要, 这时两菌之间不会产生
+ 明显的竞争, 表现在微生物对水中的有机物和N H - 4
N 的去除上保持基本稳定。当水中有机物的量进一步
增加时, 由于异氧菌的生长繁殖速度快, 异氧菌首先利
用水中的氧, 在营养较为丰富的条件下大量繁殖, 同时
由于生物膜的增厚也阻碍了氧向生物膜的传递, 而硝
化菌是一种严格的好氧细菌, 当水中溶解氧不足或氧
透过膜到达硝化细菌表面的传递速度下降时, 硝化细
+菌吸取水中溶解氧的能力比异氧菌要差, 这些都限制 图 5 NH 4 - N 浓度对有机物降解的影响 了硝化细菌的生长繁殖, 使消化反应受到影响, 从而使 ()= 12/TO C m g L + 2. 4 N H 4 - N 浓度对有机物去除的影响原因 + 生物陶粒对N H - N 的去除呈较大的下降趋势。因此 4 +由上可以看出, N H 4 - N 浓度对有机物的去除有 对于生物陶粒, 进水中有机物浓度在一定范围内对
一定的影响, 其原因可能是: + 4 -N 的去除影响不大, 当水中有机物超过某一限 N H ? 在同时发生硝化反应和异养菌的降解过程 + 值后N H - N 的去除率下降较大。 4 中, 硝化菌和异养菌互相利用和竞争。异养菌在低有机 + () 2. 2 低有机物 基质浓度时, N H - N 浓度对有机物 4 物浓度下, 由于营养浓度较低生长繁殖不能很快进行, 去除的影响 + + 从而对水中有机物的氧化降解率较低。当水中的N H 4 (当进水中有机物浓度较低 4- , /TO C m gL N H N 4 - N 浓度增加, 硝化细菌生产的有机细胞物质可部分 ) 在 0. 02m g/L 时, 生物陶粒对水中有机物浓度的去除 2 作为异养菌的基质 , 使得异养菌有了较多的电子供 + 率较低, 仅为 12% 左右; 随着N H - N 浓度的增加, 有 4 体、促进生长, 使水中的有机物得以分解和氧化。 随着 + 浓度达到 0. 机物的去除率逐渐提高, 当 N H - 4 N + - 浓度的进一步增高, 水中可降解有机物质被 N H 4 N () 4m gL 时, 有机物 TO C 的去除率提高到 35% 左右之 /大部分降解, 尽管部分异养菌仍然可利用硝化反应所 + , N H - N 浓度进一步增加, 有机物的去除基本保持 后4 形成的有机细胞物质作为其营养源, 但大部分异养菌 + 恒定; 当进一步降低N H - N 至 0. 02m gL 时, 经过大 /4 的分解氧化能力较弱, 不得不利用自身菌体作为营养 约 10d 的运行后生物陶粒对水中 TO C 的去除下降至 来源, 对异养菌的活力有所降低, 此时水中 的去TO C
17% 左右。见图 4。+ 除基本保持恒定。 因此, 水处理过程中N H - N 的存 4
在, 在一定程度上可以促进异氧菌的生长和微量有机
物的氧化分解。硝化反应所形成的细胞物质, 可作为异
养菌生存的部分基质。
? 微生物细胞的化学组成是由碳、氧、氢、氮和
各种矿质元素等组成, 而且这些成份组成了大分子物
质并构成了各种复合结构, 这些组合成份按照一定的
比例进行排列。微生物在进行新陈代谢活动时通过外
界环境取得能量, 在合成新的细胞物质的过程中, 必须 + 图 4 NH- N 浓度对有机物降解的影响 4 对环境中营养成份要求按照一定的比例进行组合才能
()TO C = 4. 0m g L /作为细胞代谢的物质基础, 进行物质交换组成各种生 3 + 理功能的生物学结构。在代谢合成中氮素是合成蛋 2. 3 有机物浓度较高时, N H - N 对有机物去除的 4
白质的主要来源, 而蛋白质是细胞的主要组成成份, 是 影响
+ 水中的有机物浓度 TO C 为 12m gL , N H - N 浓 /4
中国给水排水20 1998 V o l. 14 N o. 1
给水管网故障局部停水影响研究
马悦赵元赵新华
() (中国航空工业规划设计研究院) (天津大学) 天津大学
摘 要 从管网模拟仿真的微观和宏观模型入手, 详细分析管网在正常及故障状态下的微观特性,
在此基础上首次提出了管网故障局部停水后压力预测宏观数学模型, 利用管网平差结果数据为宏观模
型的拟合提供样本, 采用“多元线性回归”方法进行拟合、分析, 并检验了宏观模型的显著性及拟合精确
度。编制了一系列计算程序, 对管网进行实例计算和分析, 结果令人满意。
关键词 闸段; 故障停水: 微观模型: 宏观模型: 水压预测
1 概述 , 并对管网在正常与故障状态的运行状况 计回归分析
进行模拟仿真。建立管网仿真数学模型, 寻找有效的解 在城市给水管网运行中, 因各种原因每年都会有
事故发生, 同时每年还需对管网进行计划检修。遇到上 法, 并编制相应的计算机程序。根据实际故障发生时的 述情况, 通常是用最少的相邻闸门关闭该部位所在管 闸段位置, 管网供、用水量等信息资料, 通过计算、分 ( ) 析, 快速、准确地预报故障闸段停水影响范围及程度。 段 简称闸段, 在检修的全部时间里该闸段完全停止
2 管网故障局部停水后压力预测数学模型 供水和输水, 使局部管网的压力与输水能力下降, 给周
2. 1 管网故障工况分析 城市自来水企业管网常用的围的居民生活和工业生产带来不便甚至造成经济上的
“闸段”概念, 即是为 损失, 特别是对关闭大的输水干管产生的后果更加难
了便于对管网进行日常的维护和修理, 在管网中设置 以估计。
一定数量的闸门, 若某一管段发生故障修理时, 关闭与 (拟对城市干管网多年运行的实测资料 水量、水压
之相邻的最少数量的闸门就能切断该管段与周围管段 ) 及故障维修记录等, 尤其是故障时的实测资料进行统
保持生命的基本物质。当水中的含氮化合物较少时微 异养菌对有机物的稳定处理。
() < 40/时,="" 异养菌和?="" 当有机物浓度="" 生物的代谢合成受到一定的限制,="" 微生物的量少、活性="" cod="" m="" gl="" 低,="" 对有机物的代谢分解能力就不强;="" 当水中增加含氮="" +="" 硝化菌都能有效地去除水中的有机物和="" n="" h="" -="" 4="" n="" ;="" 当="" 化合物时,="" 微生物利用这些氮素原料、结合碳及其它营="" ()="" 有机物浓度="" cod=""> 80m gL 时, 硝化菌的生长受到限 /养物质, 并能在一定的比例下合成微生物的细胞物质, +制, 对N H 4 - N 的去除率降低。 达到微生物增殖的目的, 从而提高了对水中有机物的
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( ) 国家环保局编, 水和废水监测分析方法 第三版, 1989, + 1. 分解氧化作用。 因此, 水中N H4 - N 的存在有利于微 中国环境科学出版社, 北京。 生物的增殖和提高微生物的活性, 所以水中碳、氮比在 . . . , - BER it tm ann e t a lT h e no n steady sta teb io f ilm P ro 2 2. 一定程度上制约着生物陶粒去除有机物的效率。 . . , 1984,ce ss fo r and advanced o rgan ic s rem o va lJW PC F 3 结论 ( ) 56 7: 874, 880 在生物陶粒反应器中, 异养菌和硝化菌及其对水 陈世和等, 微生物生理学原理, 1992, 同济大学出版社, 上 3. 海。 + 中的有机物和N H - N 的去除作用的关系大体是: 4
+ ? 以去除有机物为主的异养菌同去除N H - N 4
的硝化菌之间为互生和竞争关系, 取决于污染物的浓 作者简介: 方振东 环境工程博士 度。 通讯处: 400042 重庆市长江二路 174 号 后勤工程学 () ? 当有机物浓度 低于 4时, 硝化细 /TO C m gL 院科研处
菌产生的有机细胞物质部分作为异养菌的基质, 保证 ( )收稿日期 1997- 06- 26
中国给水排水1998 V o l. 14 N o. 1 3
w ith coagula t ion , ac t iva ted carbon adsorp t ion an d rever se o sm o s is de sa l ina t ion , is techn ica lly f ea s ibe l an d ha s a cer-
.ta in econ om ic ef f ec t
: ; ; 2; .KeywordsR ubbe r indu st ry w a stew a te rA dvanced t rea tm en tM ixt rea tm en tD iv ided t rea tm en t A PPL ICA T IO N O F P IPE D IAM ETER O PT IM IZA T IO N M ETHOD TO O PT IM AL D ES IGN O F
()14 W A TER SUPPLY P IPE NETW O RKS
Guow e i Gu R o n gh e W an g
()T on g j i U n iv e rs ity , S h a n g h a i
: A bstrac tT h is p ap e r p re sen t s a p ip e d iam e te r op t im iza t io n m e tho d enum e ra t ive tech no lo gy fo r op t im a l de sign
. and com p u ta t io n o f w a te r supp ly p ip e ne tw o rk sy stem sT h e au tho r s com p iled W DO C so f tw a re fo r rea lizing th is
. , m e tho dIn th e p ap e r a re ana lyzed p ro b lem s o ccu red in de sign ing and op e ra t ing p ip e ne tw o rk sy stem s in C h inaand
. th e rea so n w h y standa rd op t im iza t io n m e tho d s a re no t w ide ly adop ted in rea l eng inee r ing f ie ld sT h e p ap e r a lso in2 t ro duce s m ea su re s and app ro ach e s fo r app lica t io n o f th e new m e tho d, and th e m e tho d illu st ra te s by an exam p le.
: ; ; ; .KeywodsW a te r supp ly p ip e ne tw o rk sO p t im a l de signP ip e d iam e te r op t im iza t io nE num e ra t ive tech no lo gy A STUDY O N REL A T IO NSH IPS BETW EEN HETERO TRO PH IC A ND A UTO TRO PH IC N ITR I-
()18 FY ING BACTER IA IN B IOCERAM ICS REACTO R
Gan g zh ao Zh en do n g F an g
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W en ju n L iu B e ip in g H e
(C h in a R esea rch C en te r f or W a te r Zh an sh en g W an g
)()Q in g h u a U n iv e rs ity P ol lu t ion & W a s tew a te r R eu a e, B e ij in g
A bstrac t: T h e p ap e r de sc r ibe s a study o n in te rac t io n s be tw een ne te ro t rop h ic bac te r ia w h ich deg rade o rgan ic
. com po und s and au to t rop h ic n it r ify ing bac te r ia w h ich o x id ize amm o n ia in a b io ce ram ic s reac to rR e su lt s o f th e study
)() , 1< 40/,="" show="" th="" a="" tw="" h="" en="" o="" rgan="" ic="" com="" po="" und="" s="" co="" ncen="" t="" ra="" t="" io="" n="" is="" low="" cod="" m="" gl="" a="" va="" r="" ia="" t="" io="" n="" in="" it="" s="" co="" ncen="" t="" ra="" t="" io="" n="" in="" in2="">
(f luen t h a s lit t le inf luence o n amm o n ia rem o va l by au to t rop h ic n it r if ie r; w h en it s co ncen t ra t io n is h igh COD > 40m g /) ) ’, . 2L a r ise in it s co ncen t ra t io n in inf luen t w ill inh ib it au to t rop h ic n it r if ie rs ab ility to rem o ve amm o n iaa lo ng w ith
, th e r ising o f amm o n ia co ncen t ra t io n in inf luen trem o va l eff ic ienc ie s o f o rgan ic com po und by ne te ro t rop h w ill be in2
.c rea sed up to a ce r ta in deg ree and th en leve lled o ff
: ; ; .KeywordsB io ce ram ic s reac to rH e te ro t rop h ic bac te r iaA u to t rop h ic n it r ify ing bac te r ia
A STUDY O N A REA O F CO VERA GE A ND INFL UENC ING D RGREE O F REG IO NAL W A TER
()20 STO PPA GE BECA USE O F W A TER SUPPLY NETW O RK FA IL URE
X in h u a Zh ao Y u an Zh ao Y u e M a
)(()T ia nj in U n iv e rs ity C h in a A e ron a u t ica l I n d u s t ry P roj ec t & D es ig n I n s t itu te
22: , , A bstrac tIn th e p ap e rm ic ro scop ic ch a rac te r s o f ne tw o rk s unde r no rm a lsta teand fa ilu resta te co nd it io n s
. , w e re ana lyzed th ro ugh th e ne tw o rk s m ic ro scop ic and m ac ro scop ic m o de ls sim u la t io nB a sed o n th e ana ly sisa m ac ro scop ic m o de l fo r p re ssu re p red ic t io n af te r reg io na l w a te r stopp age becau se o f ne tw o rk fa ilu re w a s p u t fo rw a rd
. , f ir st lyR e su lt s o f th e ne tw o rk h yd rau lic ana ly sis w e re u sed a s sam p le s to th e reg re ssio n o f th e m ac ro scop ic m o de l
, th e m o de l w a s f it ted and ana lyzed by u sing th e m e tho d m u lt iva r ia te linea r reg re ssio nand th e sign if icance and f it2 t ing accu ra ry w e re te sted. A se t o f ca lcu la t io n p ro g ram s w e re deve lop ed fo r th is study, som e rea l ne tw o rk exam p le s
, .w e re ca lcu la ted and ana lyzedand th e ir re su lt s w e re sa t isf ied
: ; ; ; .KeywordsW a te r stopp age fo r ne tw o rk fa ilu reM ic ro scop ic m o de lM ac ro scop ic m o de lP re ssu re p red ic t io n
- S IL TL AD EN W A TER M OD EL TEST O N SA PUM P ING STA T IO N O F THE SECO ND STA GE
()24 O F SHA NGHA I COM B INED SEW A GE PRO JECT
C h en g L iu Y u n H e H ep in g W e i
()T on g j i U n iv e rs ity , S h a n g h a i
: A bstrac tSed im en ta t io n gene ra lly exh ist ing in c ity sew age p um p ing sta t io n s cau se s p ro b lem s and inco nve2
范文三：基于呼吸图谱的自养菌与异养菌内源呼吸过程分析
35 9 第 卷第 期 Vol, 35,No, 9 环 境 科 学 Sep, ,2014 2014 9 年 月 ENVI,ONMENTAL SCIENCE
基于呼吸图谱的自养菌与异养菌内源呼吸过程分析
,,,,李志华白旭丽张芹刘毅贺春博
( ,,710055)西安建筑科技大学环境与市政工程学院西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安
: ,, ,摘要内源呼吸是活性污泥重要的代谢过程但目前对内源呼吸过程的认识较为模糊本研究采用呼吸图谱的方法对以去 BOD , ,除 为代表的异养菌和以硝化菌为代表的自养菌的内源呼吸特征进行了解析结果表明上述两类细菌进入内源呼吸时
,,,,间几乎相同但异养菌进入休眠期较快且处于休眠期的易恢复生物量比例较高表明异养菌具有较强的环境适应能力而自
,,, ,,养菌则相反因此本研究从内源呼吸角度证实了自养菌较为脆弱另外研究还发现内源呼吸速率比例的增大反映出污泥
,,, 活性变差是表征活性污泥活性的重要参数可作为活性污泥健康状态的定量描述指标本研究成果深化了内源呼吸过程的
,,进一步认识为污水处理厂运行管理提供理论基础
: ; ; ; ; ; 关键词内源呼吸比呼吸速率异养菌自养菌饥饿衰减速率
: X703 : A : 0250-3301( 2014) 09-3492-06 DOI: 10, 13227 / j, hjkx, 2014, 09, 035中图分类号文献标识码文章编号
Endogenous ,espiration Process Analysis of Heterotrophic Biomass and
Autotrophic Biomass Based on ,espiration MapLI Zhi-hua,BAI Xu-li,ZHANG Qin,LIU Yi,HE Chun-bo
( Key Laboratory of Northwest Water ,esource,Environment and Ecology,Ministry of Education,School of Environmental and Municipal Engineering,Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an 710055,China)
sc: The endogenous process is an important metabolic part of the activated sludge,and the understanding of this process is still Abtrat
unclear, Characteristics of endogenous respiration for heterotrophic bacteria and autotrophic nitrifiers were analyzed using respirogram,, esults showed that both heterotrophic and autotrophic bacteria entered the stage of endogenous respiration at almost the same time,but heterotrophic bacteria first entered the stage of dormancy i, e, ,they were easier to recover a higher proportion of biomass during the dormancy stage,indicating that heterotrophic bacteria exhibited strong environmental adaptability, Autotrophic bacteria were,however, quite different, This finding confirmed that autotrophic bacteria were more vulnerable from the viewpoint of endogenous respiration, In addition,the study also found that the increase of endogenous respiration rate ratio reflected the decreased sludge activity, And the proportion of endogenous respiration was an important parameter to characterize the activity of activated sludge,which can be used as a quantitative index for the health status of activated sludge, The findings further deepened the understanding of endogenous respiration process and provided a theoretical basis for the operation and management of wastewater treatment plants,
Key words: endogenous respiration; specific respiration rate; heterotrophic microbe; autotrophic microbe; starvation; decay rate
,在污水处理中微生物的内源呼吸是指活性细胞 无法对污泥 由于测量工具以及测量方法的局限性
,利用细胞内含物作为基质进行新陈代谢过程中的呼 的呼吸过程进行定性的分析因此污水处理厂的运
,吸作 用通常发生在没有任何其他基质可利用 行管理中出现的微生物种群 变化问题缺乏理论 ,1,,指导 , 、时在饥饿状态下细胞不得不自身氧化分解自
,2,本研究在引入呼吸图谱和呼吸速率比例概念的 , 身组织以生成能量提供给细胞维持过程衡量内
,BOD 基础上探索了以去除 为代表的异养菌和以硝 ,源呼吸的大小即内源呼吸速率其定义为污泥在没
,3,化菌为代表的自养菌两类典型细菌进入内源呼吸的 ,有易降解物质时单位时间单位体积内的耗氧量
, 时间以及各自的抗衰减能力通过结合内源呼吸过 , 内源呼吸作为活性污泥的重要基础代谢指标
,3,程特征以及活性污泥微生物变化对污泥的活性进行 、可有效地表征活性污泥的活性与生物量溶氧的 ,定性分析以期为污水处理厂的实际运行管理提供 ,4,, 有效利用率等重要工艺性能很多动力学参数和 ,理论基础 ,1,5,, 化学计量系数的测量也都基于内源呼吸但活 ,性污泥的内源呼吸过程研究较少对活性污泥何时 : 2014-01-27; : 2014-03-19收稿日期修订日期 , 进入内源呼吸没有明确参数表征虽曾有文献解析 : ( 2013KW2201 ) ; 基金项目陕西省科技计划国际合作项目教育部 博士,2,3,6 , 8,( 20136120110002)点基金项目 ,内源呼吸过程但是没能明确指出内源呼吸 : ( 1976 , ) ,,,,作者简介李志华男博士教授主要研究方向为废水生 ,E-mail: lizhihua@ gmail, com物处理技术与理论 , 中各阶段微生物种群的变化特征目前污水处理厂
9 : 3493 期 李志华等基于呼吸图谱的自养菌与异养菌内源呼吸过程分析 = OU,+ OU,; OU,?加入氯 酸钠的呼吸速率 C en H 1 材料与方法 ,OU,化铵和乙酸钠的呼吸速率即总的呼吸速率 T = OU,+ OU,+ OU,, 1. 1 en A H 实验材料
2 传统测定内源呼吸的方法是通过投加硝化抑制 A/ O 污泥来源于西安市某 污水处理厂好氧池
ATU ,, 剂 实现的本研究是污泥的总内源呼吸过程, 内的活性污泥活性污泥测定前先用无机无氮中性
, 通过投加 包括自养菌内源呼吸和异养菌内源呼吸,--, 缓冲溶液清洗污泥然后通过搅拌静沉去上清液, ,不同的基质来是实现不同菌种呼吸速率的分离文3 , 重复 次然后将洗好的污泥置于恒温好氧反应,6,ATU 献中指出硝化抑制剂 对异养菌的可能有 影,器内
,ATU 响可能在抑制自养菌生长的同时也一定程 度,9,,实验采用课题组开发的呼吸仪由恒温水浴 ,11,, ,上对异养菌有影响自养菌即硝化细菌包括 氨、、PLC , 的反应器两个探头和电脑组成其中荧光 ( AOB) ( NOB) ,氮氧化细菌和亚硝氮氧化细菌 ( Hamilton 法 溶 解 氧 探 头 瑞 士 公 司 出 产 的
+4 ,HAMILTON Visiferm DO 120 ) ,pH ( ATU AOB NH 氧化过程而 对 于 计 瑞 士 瑞 士 主要是抑制 的
, Hamilton HAMILTON Polilyte Plus Arc 公 司 出 产 的 NOB NO NaClO 的 氧化过程的抑制作用需要投加 或2 3 ,12 , 14,) pH ,监测反应室中的溶解氧及 变化数据记录 120, ,是叠氮化物因此通过投加不同基质来实 现
6s、10s ,PLC 频率分别为 一次然后通过 把数据传 ,,不同菌种呼吸速率分离该方法不仅操作简单节 省
, 输到电脑测试过程中用水浴维持反应器温度在 ,,用药成本而且缩短了测试时间同时异养菌也不 会, 1 25? ? 0. 5? , 0. 05 mol?L HCl NaOH 以 的 和 调 ,、,受到抑制实验结果更加真实可靠 pH , DO ( 7. 2 ? 节 使其保持稳定测得反应器 在 2 结果与讨论 , 1 1) mg?L ,pH 7. 7 ? 0. 1,控制 在 0.
1. 2 分析方法 2. 1 SOU, 内源呼吸过程中 的变化 由于采用呼吸,1,10,,实验方法采用呼吸计量法通过呼吸仪监 计量法与常规化学分析方法结合
,, 测液相中的氧平衡浓度计算得到氧吸收速率呼 ,的手段对微生物过程测量技术的局限性只能简单
,OU,OU,,吸速率由外源性呼吸和内源性呼吸两部分组成其 测得 和 以及常规水质等参数这些数 en T
中外源性呼吸又包括自养菌呼吸和异养菌呼吸部 , 据只能粗略得到微生物整体进入内源呼吸的情况, :而无法表征不同类型微生物进入内源呼吸过程的呼 分公式表示如下
, ,OU,= OU,+ OU,+ OU,( 1) 吸能力在基质充足的前提条件下生物量的增加 T en A H ,5,15, ,OU,,:会引起 增 加 而生物量衰减则会导致 OU,等式两边同时除以 公式变为 T
OU, , ,的减小其他条件一定时内源呼吸速率与污 OU,OU,A H OU, en( 2) + + 1 = ,OU, OU, 泥浓度的变化趋势一致即比内源呼吸速率与污泥 OU, TTT,3,16, ,,、,OU,/ OU,同理总呼吸速率自养菌呼吸速 浓度无关式中为内源呼吸速率占总呼吸速率 en T ; OU,/ OU,的比例为自养菌呼吸速率占总呼吸 A T VSS ,率和异养菌呼吸速率也和 相关所以文中使用
; OU,/ OU,速率的比例为异养菌呼吸速率占总 H T SOU, ,VSS , 比呼吸速率以消除 的影响在曝气过程中
,呼吸速率的比例 SOU,,后期出现了两个平台期 T
在实际测量过程中为了能够区分开自养菌呼吸 ( ) ,当污泥平台时污泥早已进入内源呼吸期这样就
,, 和异养菌呼吸可以用以下的实验来测得测量过 ,会误使人们以为这是污泥进入内源呼吸的标志从 ,6 L ( ) ,程先对约 污泥充分恒温曝气每隔一定时间 , 1 ,而导致实验数据准确性不高如图 所示可以看 300 mL ,取泥 置于恒温水浴的呼吸仪中先在无基质 SOU,,SOU,出 由上升转为下降的转折 点和 T H , 1 的氯化铵 OU,,50 mg?L条件下测定了 然后加入 SOU,,同时出现转折是异养菌和自养菌真正的进 en A
, 入了内源呼吸的点文献中给出的活性污泥完全进 OU,( ,10 min) ,测定 测量时间很短在 最 后加入 N ,1 300 mg?L ,1 h ( ( ,的乙酸钠并加入适量的微量元素保证 入内源 呼 吸 期 的时间各有不 同呼 吸 计 量
,17, ,6, ) OU,( 6 h , SOU,,基质充足测定 实验首先是基于假设 污 ) 5 d不等同样的通过 曲线该 法到 T en
,) ,,,泥就进入了内源呼吸测了三者实验数据 曲线基数较小且较稳定受外界影响较小测量精度
,OU,; 公式中?无基质条件下 ?只有氯化 ,,要求高分析的难度大 en
OU,= OU,+ OU,; 铵时的呼吸速率 ?只有乙 SOU,、SOU,SOU,SOU,N en A 由 和 三部分组 T H A en
3494 35 环 境 科 学 卷
1 图 内源呼吸过程的比呼吸速率
Fig, 1 Specific respiration rate in the endogenous respiration process
, ,成由这四部分曲线组成的图形本研究将其定义 75. 51% , ,都是可快速恢复部分同理自养菌呼吸速
, ,SOU,SOU,,为呼吸图谱从呼吸图谱中看出整体水平 率 以较慢的速率下 降下降了最高值的 en A
,, 1 0 , 10 h,SOU,较低变化幅度小图 中 逐渐上 62. 22% ,说 明 自养菌中不可恢复部分占总量的 T
,,表明生物量在增加说明污泥中还存在一部分可 升62. 22% ,37. 78% , 72h而 只有 是可快速恢复部分,18,,SOU,SOU,之后 和 ,,EPS、均稳定异养菌和自养菌进 被利用的基质包括胞外物质 被絮体吸附 HA,19,20, , ,SOU,SOU,1. 11最高值时是 的 入了休眠期 PHB, 10 h,的物质以及胞内存储物 等是 HASOU,, SOU,,2. 02 , 由上升转为下降 的 转 折 点和 而休眠期时两者比例是的 倍对应该系统 倍T H
SOU,,同时出现转折表明异养菌和自养菌同时进 MLVSS 污泥的异养菌和自养菌的浓度占 的比例分 A
, 、EPS、F /入内源呼吸不同的污泥组成污 泥 内 28. 87% 2. 72% ,别为 和
,10,18 , 48 h SOU,SOU,曲线下降比例占 的 M,,等不同造成进入内源呼吸时间不同所以实 AA
18h ) 20% ,,SOU,( ,6 h ,时刻的 下降幅度较大所以 趋 验开始提出假设污泥 进入了内源呼吸证明假 A
, 18 , 48 h,,SOU,势线是下降的趋势根据公式是 ,10 设不成立实际污泥进入内源呼吸的时间是 T
OU,,OU,OU,,OU,, 和 三者之和基本稳定en A H en h, ,基于不同污泥进入内源呼吸时间不同采用本研
,,OU,,( ) 下降略有上升波动变化自养菌部 A H OU,,究 介绍的测定方法可以确定具体的时间
,, 分衰减异养菌利用自养菌衰减死亡的作为基质1 ,从图 中可以看出异养菌和自养菌在内源呼 SOU,, 18 , 48 h, 从而 使 基 本 维 持 不 变从 T ,, 吸过程中明显分为两部分一部分是不可恢复部分SOU,OU,( 18 h ) S曲线下降的比例占 时刻的 T T 1 ,即图 中的下降段其在基质充足的条件下不能恢 5 % ,,, 变化幅 度 很 小近似是稳定的趋势同 时 从 ,; 复活性可能是微生物衰减死亡了另一部分在基 48 , 72 h,SOU,SOU,( 48 h 曲线下降的比例占 T T ,质充足条件下可快速恢复活性并且能发挥其功能 ) 27 % ,,48 h 时刻的 下降比例明显此处 可能是一 ,1 ,, 的部分即图 中的平稳段是可快速恢复部分可 ,18 , 72 h 个潜在的转折点若将 整体看作是一段 / ,快速恢复部分能够在基质缺乏 饥饿条件下处于休 ,,下降段则忽略了这一点的变化同时趋势线明显 ,,,眠保护状态一旦基质充足能够快速恢复活性维 48 h , 偏离了 的数据点此转折点的具体含义还需 , 1 ,持微生物的正常生命活动图 中平稳段将其定 , 18 , 72 h 要进一步的实验验证因此本文将 细分 ,义为微生物的休眠期 ,为两个阶段 10 , 18 h,SOU,,SOU,曲线下降其中 以较 T H 通过呼吸图谱中的异养菌和自养菌的呼吸速率 曲,24. 49% ,快的速率下降下降了最高值的 说明异养 ,线变化可以分析得出异养菌和自养菌进入内源 24. 49% ,菌中不可恢复部分占总量的 而 剩 余
9 : 3495 期 李志华等基于呼吸图谱的自养菌与异养菌内源呼吸过程分析
,,EPS、呼吸时间相同但异养菌可快速恢复部分比自养菌 异养菌转而利用胞外物质 胞内 足的条件下
( 75. 51% 37. 78% ,PHB ,,存储物可快速恢复部分大得多和 约两 等很快地进入了内源呼吸阶段因此 ) ,, ,7,22,倍休眠期时异养菌微生物是自养菌微生物的两 能够平稳的保持较长时间文献中也指出 ,, ,倍充分说明异养菌和自养菌抗饥饿能力不同当 异养菌细胞能够更好地适应衰减的环境也可能是
,,饥饿环境变为基质充足条件异养菌中可迅速恢复 异养菌细胞能够进行隐形生长补偿了衰减过程中
,,活性部分的比例高则说明异养菌微生物抗冲击负 活性细胞的死亡
, ,, 2. 2 荷能力高自养菌微生物抗冲击负荷能力差内源呼吸过程中各呼吸速率比例的变化 如果相反
, ,1,、较敏感长期基质缺乏只有约三分之一的自养菌 将总呼吸速率看作是 异养菌呼吸速率 ,,存活对应到实际污水处理厂如果自养菌大量流 自养菌呼吸速率和内源呼吸速率同时除以总呼吸速 ,, 失那么出水水质难以保证达标处理这也同文献 ,,率得到各自的呼吸速率比例我们将此定义为呼吸 ,21,, ,中的结论相一致主要原因是异养菌与自养 , 速率比例该参数可表征各呼吸速率占总呼吸速率 ,2,、,菌在细胞代谢维持过程方面是不同的在异养 ,的比例大小从而了解呼吸过程中各呼吸速率的耗
, 菌细胞内有提供能量的胞内聚合物在外源基质不 ,氧量的相对大小
1 /%表 不同污泥的呼吸比例
Table 1 ,espiration proportion of different sludges /% 2 2 Orbal SB,1SB,2不同污泥来源比例 A/ O 某污水厂 氧化沟 A/ O 实验室 实验室 某污水厂 好氧池 实验室 好氧池
11. 72 25. 13 5. 22 9. 05 6. 23 SOU,/ SOU, en T41. 15 33. 90 19. 13 9. 83 5. 16 SOU,/ SOU, A T47. 13 41. 14 75. 65 81. 12 88. 61 SOU,/ SOU, H T
: 、, 算如下 不同污泥由于微生物组成不同活性等不同
, 1 ,使得呼吸速率比不同污水厂 f = X / ( MLVSS?i) ( 3) 从表 中可以看出CV
,1 ,; 污泥的内源呼吸速率的比例较高实验室的较低,X ,mg?L ; i 式中为异养菌或自养菌的浓度为 CV
,,污水厂的异养菌呼吸比例较低而实验室的很高高 MLVSS COD ,1. 48 mg?与 的 转 换 系 数取 默 认 值 , 1,23 ,于 75% , 还可以看出 SOU,/ SOU,的范围在 5% , mg en T , 15% ; SOU,/ SOU,5% , 45% ,的范围在 范围 A T ; SOU,/ SOU,40% , 90% , 较宽而 的范围在 异 H T ,养菌是活性污泥的主要组成对应的异养菌呼吸速
,, 率较大从而异养菌呼吸速率比也越大污水厂的
MLVSS 15% , 异 养 菌 浓 度 占 的 比 例 在
,15,23,24, 60%,VSS ML实验室的异养菌浓度占 的比 ,25 , 27,60% , 80%, 例在 呼吸计量法测定了该污泥 MLVSS 的异养菌和自养菌的浓度占 的比例分别为
28. 87% 2. 72% , ,和 其中污水厂异养菌比例较低也
, 有一部分原因是在运输过程和实验室的检测过程2 图 呼吸速率比例随曝气时间的变化 , 污泥的活性可能进一步的降低其中异养菌比例主 Fig, 2 Variation of respiration rate proportion with the aeration time S,T) ,,( 要与污泥龄和进水水质有关污泥龄越长比
; ,例越低进水中不可生物降解有机物含量高比例 2 图 中表示内源呼吸过程中各呼吸速率比例的
,23,28,, MLVSS ,0 , 18 h ,也越低而自养菌的浓度占 的比例在 沿时变化在开始曝气的 阶段异养菌呼吸
,5,29,,1% , 10%,比例和自养菌呼吸比例均较高分别占总呼吸比例 这也同本实验室测得的数据一
,30,47. 12% 41. 15% , 的 和 由于曝气起初反应器内残 , 致本实验室同时测了污水厂和实验室培养的
,,,留着一些基质且在好氧条件下异养菌和自养菌利 活性污泥其中污水厂自养菌的浓度较低实验室比
,,用水中残留的基质用于生长, 两者同步上升其比例 例较高同时表中也可以看出实际污水处理厂的内
,, ,源呼吸比例要比实验室污泥的大 基本不变随着曝气时间的进一步加长残留的基
,18 h ,MLVSS 质基本被消耗殆尽之后异养菌呼吸比例上 其中异养菌和自养菌浓度占 的比例计
3496 35 环 境 科 学 卷
,43. 11% 56. 52% ,13. 41% ; , ,升由 上升到 上升了 自 污泥健康状态越好研究发现实际污水处理厂的
,44. 95% ,养菌呼吸速率的比例开始下降比例由 下 内源呼吸比例要比实验室污泥的大而污泥的活性 27. 98% ,16. 97% ; ,, 降至 下降了 内源呼吸比例相比 明显比污水厂高说明污水厂污泥的活性较差因
,, , ,,其他两者基本维持不变产生这一变化的原因是此可用内源呼吸速率比例来表征污泥的活性
,虽然异养菌呼吸速率维持不变但由于内源呼吸比 3 结论 ,例不变和自养菌呼吸比例下降而使得异养菌呼吸
,,比例的上升呼吸比例发生了变化 ( 1) 基于本研究的呼吸图谱的方法可以有效判
,, 通过呼吸速率比例变化的分析得出活性污泥 定异养菌和自养菌进入内源呼吸的时间通过呼吸
SOU,,系统中氧气消耗的主体是 异养菌消耗的氧 H 图谱中的异养菌和自养菌的呼吸速率曲线分析得
50% ,气的比例占总呼吸比例的 以上异养菌是活性 ,出虽然异养菌微生物和自养菌微生物进入内源呼
,污泥的主体也是降解有机物的主体同时消耗氧气 ,, 吸时间相同但两类菌的抗饥饿能力不同异养菌
, ( 也较多的而自养菌呼吸比例该污泥的硝化效果 , 微生物的可快速恢复部分比自养菌高当饥饿环境 ) 30% , 40% ,较好占总呼吸比例的 而内源呼吸比 ,变为基质充足条件异养菌微生物中可迅速恢复活
10% , 15% , 例只占总呼吸的 当微生物种群发生变 ,, 性部分的比例高异养菌微生物抗冲击负荷能力高,,化则会引起呼吸速率的变化从而引起呼吸速率比 , , 自养菌微生物则相反从内源呼吸的角度证实了
,例的变化 , 自养菌较为脆弱原因是异养菌与自养菌的细胞代
2. 3 内源呼吸比例和比内源呼吸速率的对比分析 、,谢维持过程不同在异养菌细胞内有提供能量的
SOU,,从内源呼吸过程的 的变化趋势来看只 en EPS , 胞外聚合物 等因此在污水处理厂实际运行管
能看出一部分的信息而不能全面反映污泥中各微生 ,,理中如果长时间的基质缺乏极易导致自养菌的大
, 物变化特征随着微生物的内源呼吸氧化分解等作 量流失或者污泥菌种比例失调进而引起出水水质不 ,,SOU,活性的细胞逐渐减少从而 的逐渐下用en , 达标, ,,6,降下降过程也会有突然的上升文 献中 给 出 ( 2) 建立了采用内源呼吸比例定量描述活性污 SOU,, 以 的突然上升作为短暂适应期的判据同en ,, 泥的健康状态的指标即内源呼吸速率比例的增大SOU,/ SOU,时结 合 内源呼吸速率比例的上升en T , 反映出污泥活性会变差活性污泥的活性变化引起 ,还可以 判断是否污泥的恶化 ,呼吸速率的变化进而引起了内源呼吸速率比例的 1 3,U,/ SO结合表 和图 长期基质缺乏会使 en , 变化用该方法来分析污水厂运行中污泥生物量的 SOU,11% 15% , 由 上到 表明当污泥在环境不利 T ,变化情况比用呼吸计量法测量自养菌和异养菌浓 ,,的情况比如毒性物质浓度增大内源呼吸比例会较 ,度的方法更加地快捷 ,31,, ,高内源呼吸比例较高表明用于微生物自生基 :参考文献 ,,础代谢的溶氧消耗比例较高因此在去除相同外部 ,1 , ,,,, 黄满红李咏梅顾国维等呼吸计量法在活性污泥系统 ,,污染物的条件下所需要的溶解氧较高从而导致运 ,J,, ,2005,25( 9) : 58- 废水特性测定中的应用工业水处理,行成本上升因此可用内源呼吸比例指示活性污泥 60,
,,,的健康状态就污水处理功效而言该值越低活性 ,2 , ,,,, 郝晓地朱景义曹亚莉等污水生物处理系统中内源过 ,J,, ,2009,29( 2) : 231242,-程的研究进展环境科学学报
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范文四：微生物冶金中的自养菌的资料
自养菌
Autotroph; autotrophic bacteria; autotrophic bacterium
又称无机营养菌 (liphotrophic bacteria)。 有两个含义 :1.指环境中 CO 2作为其唯一或主要碳素来源的细菌 , 包括能利用少量的有机物如维生素等。 2. 更为严格的含义是生长和繁殖完全不依赖于有机物的细菌 , 即 CO 2已能满足其碳素需要。
自养菌 (autotroph ) 该类菌以简单的无机物为原料, 如利用 CO2、 CO32― 作为碳源, 利用 N2、 NH3、 NO2― 、 NO3― 等作为氮源,合成菌体成分。这类细菌所需能量来自无机物的氧化称为化能自养菌,或通 过光合作用获得能量称为光能自养菌。
硫化细菌
硫化细菌(thiobacillus )氧化还原态硫化物(H2S 、 S2O2-3)或元素硫为硫酸,菌体 内无硫颗粒,专性化能自养,主要是硫杆菌属 (Thiobacillus )中的一些种,如氧化硫硫杆 菌(T.Thiooxidans ),排硫硫杆菌(T.thioparus ),氧化亚铁硫杆菌 (T.ferrooxidans ), 脱氮硫杆菌(T.denitrificans )等。可进行以下反应:
硫化细菌氧化硫化物获得能量,同化二氧化碳,其中的氧化亚铁硫杆菌,不仅能氧化元 素硫和还原态硫化物,还能在氧化亚铁为高铁的过程中获得能量。
此种细菌常见于矿山的水坑中,可使金属硫化物氧化成硫酸,使矿物中的金属被溶解, 已用于低品位铜矿等矿物的开采,称为细菌浸矿。硫化细菌广泛分布于土壤和水中,其氧化 作用提供了植物可利用的硫酸态硫素营养。
中温菌氧化亚铁硫杆菌
(Thiobacillus ferrooxidans)
氧化硫硫杆菌 (Thiobacillus thiooxidans, T.t)
1922年由 Waksman 和 Joffe 分离得到,具有快速氧化单质硫以及还原态的硫化物的 功 能。 T.t 是一种矿质化能自养菌 , 专性好氧 , 嗜酸 , 革兰氏阴性菌 , 棒状 , 大小为 1×2mm,宽 0.3~0.5μm, 长 1.0~2.0μm 。 T.t 以氧化单 质硫或还原态的硫化物来获得自身细胞生长和代 谢所需要的能量 , 以 NH4+为氮源 , 以空气中 CO2为碳源。
氧化亚铁钩端螺旋茵 (Leptospirillum ferrooxidans)及混合嗜酸菌
嗜酸硫杆菌 (Thiobacillus acidophilus )
以上均为嗜中温细菌。最佳生长温度 30~45℃
嗜热硫杆菌 (Thermophillic thiobacilli)
嗜热硫氧化硫化杆菌 (Sulfobacillus thermosulfidooxidans)
嗜酸热硫化叶菌 (Sulfolobus acidocaldarius)
3. 3. 6表面活性剂。
表面活性剂加入到培养基中可以影响微生物细胞的生长与分裂 , 可以改变矿物表面性质 , 增加矿物表 面亲水性 , 从而有利于微生物与矿物的接触。因此添加适量的表面活性剂可以大大缩短浸出时间 , 但表面 活性剂并不能直接促进细菌生长 , 而且没有提高最终浸出率 , 同时较高浓度的活性剂反而不利于浸出。
王涛 , 钟辉 , 王洋 . 微生物浸矿研究进展 . 内蒙古石油化工 , 2007, (9): 13-15.
微生物浸矿的实质是用微生物氧化难溶的金属硫化物 , 使其中的金属阳离子进入溶液。浸出过程是硫 化物中 S 2-的氧化过程。微生物在浸矿过程中的作用可概括为 3种 :直接作用、 间接作用及对电转换的促 进作用。
王中海 , 周源 , 钟洪鸣等 . 微生物浸矿技术发展现状 [J]. 金属矿山 2007, (8): 4-6.
按照微生物在矿物加工中的作用可将生物冶金技术分为 : 生物浸出、生物氧化、生物分解。
李学亚 , 叶茜 . 微生物冶金技术及其应用 [J]. 矿业工程 2006, 4(2): 49-50.
2.3.4 表面活性剂的种类与浓度
如在浸出硫化铜矿物时 , 可添加吐温 20和聚氧乙烯山梨醇单棕榈酯等具有降低物质表面张力 效应能力 , 称之为表面活性剂的物质。 把它们加入到培养基中 , 可以影响微生物细胞的生长和分 裂 , 改变矿物表面性质 , 增加矿物的表面亲水性 , 从而有利于微生物与矿物的接触。
3. 5 表面活性剂的应用
表面活性剂能改变矿物表面性质 , 使矿物的亲水性增加 , 对细菌和矿物接触有利 , 因而对细菌 浸出有促进作用。添加适量的表面活性剂可以大大缩短浸出时间 , 但较高浓度的活性剂反而 不利于浸出 [17 ]。
王玉棉 , 李军强 . 微生物浸矿的技术现状及展望 [J]. 甘肃冶金 . 2004, 26(1): 36-39.
浸矿细菌的种类及特性
近些年来 , 已发现多种可以氧化金属硫化矿物的微生物 , 按其生长的最适宜温度范围分为 三组 , 即嗜温细菌组(Mesophiles ,如硫杆菌属 Thiobacillus 和钩端螺菌属 Leptospirillum )、 中度嗜温细菌组 (Moderate themophiles, 如硫化芽抱杆菌属 Sulfobacillus) 和极端嗜温细菌 组 ,(Extreme thermophiles,如硫化叶菌 Sulfolobus) 。
利用嗜酸菌将矿石贫矿和尾矿通过细菌氧化或生物氧化将有价金属元素浸出并回收的方 法称为生物湿法冶金 (Biolhydrometallurgy)。
郭亚飞 , 廖梦霞 , 邓天龙 . 硫化矿物浸矿专属菌的研究进展 [J]. 四川有色金属 . 2007, (3): 7-13.
1 浸矿微生物
浸矿微生物即是可以直接或间接地参与金属硫化矿或者氧化物的氧化和溶解过程的微生 物。
1.1 中温细菌
中 温 浸 矿 细 菌 中 最 重 要 的 是 矿 质 化 学 营 养 细 菌 氧 化 亚 铁 硫 杆 菌 (Thiobacillus ferrooxidans) 、氧化硫硫杆菌 (Thiobacillus thooxidans) 以及铁氧化钩端螺菌 (Leptospirillum ferrooxidans) 。 它们嗜酸 (最适 pH1。 5~2。 0) , 专性自养 , 最适生长温度为 25 ℃~ 35 ℃。
氧化亚铁硫杆菌广泛分布于自然界 , 在无机矿床环境中旺盛繁衍 , 通过氧化亚铁离子或还 原态的硫化物获得能量 , 在纯系培养时可快速分解硫化矿物。 因此该菌广泛地用于生物浸矿实 践。其最显著的生理特性是 , 通过固定大气中的 CO2获得细胞生长、繁衍所需的碳源。它利
用化学能来驱动 CO2的固定过程 , 黄铁矿 (FeS2)是其利用的典型能源。
1.2 中等嗜热细菌
主要为硫杆菌属 (Sulfobacillus)的 TH 株系 , 在 50 ℃左右依赖黄铁矿、黄铜矿生长。绝 大多数需要酵母提取液或某种有机物为营养物。它们通常难以用于工业浸矿实践 , 除非采取 某种促进生长的措施。
1.3 极端嗜酸细菌
常见于酸性温泉 , 硫化叶菌属 (Sulfolobus),在 60~70℃下可快速代谢硫铁矿、黄铜矿、磁 黄铁矿 (FeS)。除部分成员外 , 基本自养 , 对 pH 的耐性与氧化亚铁硫杆菌类似。这类细菌可潜 在地用于顽固硫化矿物的快速、高温浸矿 , 但易破碎的细菌壁 (因缺少肽聚糖 ) 限制了它们在工 业浸矿中的应用。
2. 3. 5浸矿细菌的育种
浸矿细菌生长速度慢,只有大肠杆菌(E. Coli)的 10-4倍;且在实际浸矿体系中,表面 活性剂、重金属离子、卤素离子等含量超过一定浓度时,将抑制细菌生长,甚至造成菌体死 亡。因此,人们希望通过传统的驯化、诱变育种或遗传工程来改良菌种以获得能适用多种矿 石、 适应能力强、 氧化活性高并能大规模应用的高效工程菌。 已有文献报道用紫外线、 He-Ne 激光、微波等诱变剂对氧化亚铁硫杆菌进行诱变,提高了其对重金属离子的耐受能力 [12]。 发展方向:
3. 3 运用基因工程对生物浸矿细菌进行改良
分子遗传学近几年的巨大进展,以及新型的分子生物学手段为遗传工程改良生物浸矿细 菌种群,提高其生长和氧化矿石的速度提供了前所未有的契机。这个方向的研究必将是今后 几年或几十年浸矿细菌研究的主要方向。由于氧化亚铁硫杆菌特殊的生理性质,所以开展其 分子遗传学研究始终会面临选择合适的克隆载体、 合适的筛选标记和将 DNA 导入细胞的有效 方法等方面的挑战,这些都是以后所必须作的基础性的研究工作。在此基础上,将外源基因 导入浸矿菌,改良其现有的性状或增加新的性状,或将浸矿菌的特有基因导入生长速度快、 耐高温的菌种等方面都将是未来浸矿细菌研究工作的发展方向。
刘清 , 徐伟昌 , 聂春龙等 . 我国浸矿微生物研究的发展概况 [J]. 2003, 17(1): 21-24.
范文五：进水负荷对硝化菌与异养菌竞争关系的影响
第22卷 第23期中国给水排水Vol . 22No . 23
2006年12月CH I N A WATER &WASTEWATER Dec . 2006
进水负荷对硝化菌与异养菌竞争关系的影响
王海东, 王淑莹, 彭永臻
(北京工业大学环境与能源工程学院, 北京100022)
摘 要: 为优化反应器的脱氮设计, 就水力负荷、温度对二级上向流曝气生物滤池内微生物种群结构的影响进行了研究。试验结果表明, 在生物膜培养阶段, COD 降解的影响; 较高的COD 快, COD 负荷下, 氨氧化菌与硝, , 不同高度处的氨氧化菌活性大多高于硝化菌的。, 。 关键词: ; 异养菌; 曝气生物滤池; 负荷; 生物活性; 竞争
中图分类号:X703. 1 文献标识码:A 文章编号:1000-4602(2006) 23-0026-04
I nfluence of Appli ed L oad i n g on Com petiti on between N itr i f i ers and
Heterotrophs
WANG Hai 2dong, WANG Shu 2ying, PENG Yong 2zhen
(College of Environm enta l and Energy Engineering, B eijing U niversity of Technology, B eijing
100022, Ch ina )
Abstract: I n order t o op ti m ize the nitrificati on design of the bi oreact or, the influence of app lied l oading and te mperature on the populati on structure of m icr oorganis m s in a t w o 2stage upfl ow bi ol ogical a 2erated filter was investigated . The results show that during the bi ofil m culturing phase, the te mperature affects nitrificati on more than it does on COD re moval . H igh influent COD l oading leads t o the nitrifica 2ti on point t o be relegated t o the upper of the filter . Due t o residual COD bleeding fr om the first filter, the nitrificati on quality of the second filter is not the sa me, hence the efficiency is decreased . The nitrifica 2ti on vel ocity is evidently faster in the second filter, indicating the advantage of the filter col onized by ni 2trifying m icr oorganis m s on a mmonia oxidati on . The activity of a mmonia oxidizers and nitrite oxidizers has a tendency t o increase al ong the filter height under different influent COD l oadings . During higher l oad 2ings, a mmonia oxidizers show higher activities al ong the filter than do nitrite oxidizers . The p r ofile of ac 2tivities shows that heter otr ophic bacteria, culturing faster than the nitrifiers, dom inates the inlet of the re 2act or .
Key words: nitrifiers; heter otr ophs; bi ol ogical aerated filter; l oading; activity of m icr oor 2ganis m; competiti on
基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50521140075) ; 国家自然科学基金资助项目(50478084)
第23期王海东, 等:进水负荷对硝化菌与异养菌竞争关系的影响第22卷
进水底物的多样性决定了生物处理系统中微生物的多样性。硝化与有机物降解是污水以及微污染源水的生化处理中非常重要的反应。然而, 由于硝化菌的增长速率较慢以及异养菌与其竞争空间和溶解氧, 使得硝化作用并不是十分稳定
[1]
1 试验装置与方法111 试验装置与原水水质
二级上向流曝气生物滤池的结构见图1
。
。因此, 深
入了解影响硝化细菌生长的相关因素, 研究其在不同条件下与异养菌的竞争关系, 对于优化反应器的脱氮设计具有十分重要的意义。
曝气生物滤池(BAF ) 作为一种生物膜工艺, 近年来在污水及回用水处理领域得到了较快的发展
[2]
。在实际应用中, 可通过将BAF 串联达到高效
[3、4]
去除有机物并进行硝化的目的问题
[5、6]
。不过, 此工艺
diagra m of experi m ental set 2up
:从挂膜阶段起, 。笔者考察了硝化菌与异养菌之间的竞争关系, 并研究了氨氧化菌、硝化菌以及异养菌的比生物活性对其进行生化反应的影响。
滤池高为2. 6m , 内部充填粒径为2～3mm 的
粘土陶粒作生物膜介质, 沿池高每隔15c m 设一个取样口(均可取水及填料) 。两个滤池串联运行, 其中第一级反应器用于氧化有机物(C 柱) , 第二级为硝化反应器(N 柱) 。原水为北京工业大学校内的生活污水, 其C /N值约为3。具体水质见表1。
表1 曝气生物滤池的进水水质
Tab . 1 I nfluent characteristics of BAF
项目范围
C OD /
(mg ?L -1) 160～315
BOD 5/(mg ?L
-1
)
T N /(mg ?L -1) 60～100
NH 4-N /(mg ?L -1) 55～90
+
NO 2-N /(mg ?L -1) 0. 05～0. 30
-
NO 3-N /(mg ?L -1) 0. 05～0. 84
-
碱度/(mg ?L -1)
320～560
pH
温度/℃
85～1757. 2～7. 814～
28
112 分析项目及方法
动试验, 对COD 和氨氮的去除效果见图2。
+
-
水样的COD 、BOD 5、SS 、NH 4-N 、NO 2-N 、NO 3-N 、TP 采用标准方法测定, 温度、pH 、DO 采用
-
便携式仪器测定。填料上的附着生物量采用重量法
[1]
测定, 以VAS 表示, 单位为mg VAS/g填料。以比耗氧速率(S OUR ) 来表征生物膜中好氧微生物的活性, 在测定过程中通过分别投加氨氧化菌及硝化菌的选择性生物抑制剂———氯酸钠和丙烯基硫脲, 可分别得到异养菌、氨氧化菌以及硝化菌的S OUR [7]
值, 单位为mg O 2/(g VAS ?h ) 。
结果与讨论2
211 温度对生物膜培养的影响
图2 不同启动温度下对COD 及氨氮的去除效果
Fig . 2 NH 4-N and C OD removal at different
startup te mperature
+
温度影响细菌的生长、繁殖及生化反应速率, 对于启动运行来说, 温度主要是影响挂膜微生物的生[8、9]长。有研究显示, 在不同操作条件下培养形成
[10]
的生物膜可在较长时间内保持其特性。分别在水温为14℃与27℃时对第一级反应器做了两组启
14℃下进水15d 后, 对氨氮的去除率达到
60%, 21d 后去除率>90%; 而在27℃时, 启动仅8d 对氨氮的去除率就达到了97%。对于COD 的降解, 虽然在温度高时去除率达到60%所需的时间略
短, 但欲达到70%以上较稳定的去除率, 却均需到21d 后。这说明在生物膜培养阶段, 温度对氨氮氧化的影响要大于对COD 降解的影响。212 进水容积负荷对C 柱处理效果的影响不同进水容积负荷下C 柱降解COD 及对氨氮的硝化效果见图3
。
为66%。而在进水COD 负荷为3. 1kgCOD /(m ?d ) 时, 对氨氮的去除率可达98. 5%
。
3
图3 C Fig . 3 Re moval of ammonia and COD with
different app lied l oads in C filter
由图3可知, C 柱的容积负荷可达9. 4kgCOD /(m 3?d ) , 此时出水COD <60mg ,对其去除率为76%,="" 对氨氮的去除率为25%;=""><1. 9kg="" cod="" m="" ?d="" )="" 时,="">
3
图4 不同进水C OD 负荷下C OD 与氮浓度的沿程变化
Fig . 4 Pr ofiles of COD and nitr ogen concentrati on
al ong the t w o filters
第二级反应器对氨氮的去除效果与第一级反应器的进水负荷密切相关。图4是在C 柱进水COD
3
负荷分别为3. 1、11. 3kgCOD /(m ?d ) 时, 对COD 与氨氮的沿程降解效果。
对于C 柱而言, 进水COD 负荷的加大使得硝化开始点沿反应器高度上升, 如在进水负荷为3. 1
3
kg COD /(m ?d ) 时, 距进口0. 3m 处的硝化率为1. 15%, 之后开始上升; 而在进水负荷为11. 3kg COD /(m ?d ) 时, 直到距进口为1. 2m 处硝化率
3
将氨氮的硝化按速度不同分为3段, 由图4可知, 即使在C 柱内, 由于对COD 的降解程度不同, 硝化速度也存在差别; 在C 柱出水进入N 柱后, 硝化速率明显加快, 这显示了单独驯化的硝化反应器在硝化氨氮上的优势, 即将有机物降解与氨氮的硝化分别在两个柱内进行能够充分发挥各自的优势。214 进水负荷对反应器内微生物分布的影响根据前面的分析, 有机物的氧化与氨氮的硝化之间存在着相互影响的关系, 这种影响体现在微生物上即表现为反应器不同高度处的生物量及其活性存在差异。图5显示了在不同进水COD 负荷下, 各细菌的活性沿反应器高度的变化。
由图5可知, 氨氧化菌与硝化菌的活性均沿柱高逐渐增加, 在氨氮被氧化70%时达到最高, 而且低负荷下的活性较高, 说明异养菌的快速增长抑制了自养型硝化菌的生长。异养菌的活性变化表明生长较快的异养菌通常占据了反应器的进口区, 其活性随负荷的增加而增高, 且在高负荷下其活性随柱高的衰减速度小于低负荷的。
才达到1. 17%, 然后硝化率开始上升。
对COD 的降解特性沿反应器高度发生了改变:当负荷较小时, COD 的降解主要集中在滤床中下部, 且降解速率较高; 随着负荷的加大, 则异养菌逐渐占据滤池的较高处, 表现为对COD 的降解速率随高度的增加而逐渐变得不明显, 而且最终出水的
3
COD 浓度大于负荷为3. 1kgCOD /(m ?d ) 的。
图4表明, 较高的COD 负荷导致有机物在C 柱内降解得不完全, 而N 柱由于受C 柱出水残余有机物的影响, 其硝化速率下降, 最终对氨氮的去除率仅
③ 在不同的进水容积负荷下, 氨氧化菌与硝化菌的活性均有沿柱高逐渐增加的趋势, 且低负荷时的活性大于高负荷的。当进水负荷较高时, 氨氧化菌的活性在多数情况下都高于硝化菌的。异养菌的生物活性变化表明生长较快的异养菌通常占据了反应器的进口区。生物量在不同负荷下总是沿柱高逐渐降低, 但是高负荷下的生物量多于低负荷的。参考文献:
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图5 微生物活性沿柱高的变化
Fig . 5 Pr ofiles of m icr obi ol ogical activity al ong the
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综上所述, 最大比增长速率存在差异的不同种群微生物之间由于对空间以及溶解氧的竞争, 使得在反应器内出现了不同种类的微生物占据不同反应器空间的现象。在反应器的进水口处, 由于有机底物充足, 比增长速率较大的异养菌增殖速度较快, 成为此空间段的优势种群; 在反应器的中上部, 由于有机底物浓度的降低, 异养菌的生长受到了限制, 硝化菌则由于溶解氧充足、底物(如氨氮) 浓度高, 而逐渐成为此段空间的优势种群, 使得氨氮能够在此部位被较快去除。
对生物量的测定结果显示, 在不同的进水COD 负荷下生物量总是沿柱高逐渐降低, 但是高负荷下的生物量多于低负荷的。当负荷较高时, 氨氧化菌的活性在多数情形下都高于硝化菌的, 因而可通过调控来实现UBAF 的短程硝化。
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结论3
① 在生物膜培养阶段, 温度对氨氮氧化的影
响要大于对有机物降解的影响。
② 较高的进水COD 负荷会导致第一级反应器的硝化点上移, 第二级反应器由于受C 柱出水残余有机物的影响, 其硝化速率下降。与第一级BAF 相比, 第二级BAF 内的硝化速率明显加快, 显示了单独驯化的硝化滤池在硝化氨氮上的优势。
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作者简介:王海东(1971- ) , 男, 吉林辽源人,
博士研究生, 主要从事污水的生物处理及回用研究。
电话:(010) 67392627E -ma il:wang . haidong@t om. com 收稿日期:2006-07-10
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