好氧条件下复合生物膜-活性污泥反应器中的反硝化
菌群结构
*
方 芳 王淑梅
**
冯翠杰 陈少华
(中国科学院城市环境研究所,中国科学院城市环境与健康重点实验室,福建厦门361021)
摘 要 以nir K 和nir S 基因为标记,利用PCR-DGGE 技术研究了好氧条件下复合生物膜-活性污泥反应器中的反硝化群落结构。结果表明,样品中大部分nir K -反硝化菌都属于A -变形菌纲中的根瘤菌目Rh izobiales ,而nir S -反硝化菌则与B -变形菌纲(包括红环菌目Rhodo -cycla les 和伯克氏菌目Burkho lderiales)及C -变形菌纲(假单胞菌目Pseudo m onada les)细菌相似。在nir K -及nir S -群落中均发现了未与已知菌群聚类的特殊序列。细菌的生长方式(生物膜或活性污泥)对反硝化群落结构有显著影响。这些结果将为生物膜-活性污泥复合工艺中的反硝化过程提供基础数据。
关键词 反硝化菌群落;功能基因;复合生物膜-活性污泥工艺;DGGE
中图分类号 X172 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2011)3-0430-08Comm unity struct ure of denit r ifying bacter ia i n a hybri d A S -biofil m process under aerobic
condition .FANG Fang ,WANG Shu -m ei **
,FENG Cu-i ji e ,C HEN Shao -hua (K ey Laboratory of Urban Environm ent and H ealt h ,Institute of Urban E nvironm ent ,Chinese Acade m y of Sciences ,X iam en 361021,Fujian,China ).Chinese Journal of E co logy ,2011,30(3):430-437.Abst ract :By usi n g nir K and nirS as the m arkers ,and w ith the m ethods of PCR and denaturing grad i e nt ge l e lectrophoresis (DGGE ),th is paper stud ied the co mm un ity structure of den itrify ing bacteria in a hybri d AS-b iofil m reactor under aerobic conditi o n .In the sa m ples co ll e cted ,m ost o f nir K -conta i n i n g denitrifiers w ere belonged to the kno w n Rh izobia les bacteria of A -pr o teobacteria ,w hile the n ir S -conta i n i n g denitr ifiers w ere si m ilar to B -p roteobacterium (Rhodocycla les and Bur k -holderia les)and C -p roteobacterium (Pseudo m onadales).So m e spec ific sequences w ere f o und i n nirS -and nir K -den itrify i n g co mm un ities .The data also de m onstrated that the g r ow th patterns o f bacteria in b i o fil m or activated sl u dge could m ake a sign ificant shift on the denitrify i n g co mm un ity structure .These resultsw ould prov ide funda m ental i n for m ation for the understanding o f the den-i trifica iton i n the hybri d AS -b i o fil m process under aerob ic conditi o n .K ey w ords :den itrify i n g co mm un ity ;functional gene ;hybri d AS -b i o fil m process ;DGGE .
*国家自然科学基金项目(50778156)和国家科技支撑计划项目
(2009BAC57B02)资助。**通讯作者E-m ai:l s mw ang @i ue .ac .cn 收稿日期:2010-09-09 接受日期:2010-12-19
现阶段,超过80%的污水生物处理工艺都基于活性污泥反应器,但随着有机物和水力负荷的增加以及公众环保意识的增强,越来越多的国家和地区都制定了更为严格的排放标准,传统的活性污泥处理工艺常常不能达到排污要求,污水处理领域急需新的处理工艺,复合生物膜-活性污泥反应器就是其中之一(N icole lla et al .,2000;T izghada m et al .,2008)。复合生物膜-活性污泥工艺指在曝气池中投
加各种能提供微生物附着生长表面的载体,利用载体容易截留和附着生物量的特点,使曝气池中同时存在附着相和悬浮相生物(W ang et al .,2000)。由于复合工艺中生物膜自身的结构特点以及氧扩散的限制,生物膜由外向内,可以形成好氧区-缺氧区-厌氧区,同时生物膜的脱落可以使部分厌氧区的微生物进入活性污泥的好氧环境,生物膜的附着过程也可以使一部分好氧环境中的微生物进入缺氧/厌氧环境。由此可见,复合工艺中同时拥有微生物悬浮和附着生长2个系统的优点,为各种与脱氮有关的微生物菌群提供了合适的生存环境。研究发现,在
生态学杂志Chinese Journal o f Eco l ogy 2011,30(3):430-437
复合工艺系统中明显发生同步硝化反硝化过程(Jun et al.,2005;Seetha et al.,2010)。而在活性污泥反应器中投加载体也能够提高系统总生物量(赵庆良等,1999;赵庆良和黄汝,2000;W ang et al.,2000)。但到目前为止,针对复合生物膜-活性污泥工艺中反硝化菌群结构的研究还很有限,这阻碍了复合生物膜-活性污泥工艺中氮去除过程机理的研究。因此,深入调查该工艺中反硝化菌群结构特征是研究该工艺条件下同步硝化反硝化机理的重要内容。
具有反硝化功能的微生物分布非常广泛,与系统分化无关,因此16S r R NA不适合分析环境中的反硝化群落(Park et al.,1997)。利用反硝化功能基因分析环境样品中的反硝化群落成为目前的研究趋势。在反硝化过程中,氮氧化物作为电子受体产生能量,整个过程由4个独立的酶作用:硝酸还原酶(nitrate reductase,N ar)、亚硝酸还原酶(n itrite reduc-tase,N ir)、一氧化氮还原酶(n itric ox ide reductase, No r)及氧化亚氮还原酶(n itr ous ox ide reductase, Nos)(Zum f,t1992)。这些酶依次发生作用,最终将硝酸盐中的氮还原为N2分子。事实上,大部分完成反硝化的第一步骤)))硝酸盐还原成亚硝酸盐的硝酸盐呼吸菌都不能进行反硝化反应,而且,一些反硝化细菌不能利用硝酸盐呼吸,但却能从亚硝酸盐开始进行反硝化作用。因此,硝酸还原酶不作为反硝化过程的标志酶。对于反硝化过程主要考虑后3种酶作用的反应。N在反硝化过程的第二步由NO-2转变为NO,由液相转移到气相,因此,亚硝酸还原酶是反硝化过程中的关键酶。亚硝酸还原酶因酶结构不同分为2种:cd1-亚硝酸还原酶和Cu-亚硝酸还原酶,分别由nirS和nir K基因编码。到目前为止,利用功能基因分析反硝化细菌群落已经成功应用于海洋沉积物、森林及农田、土壤、污染的地下水以及各类水处理反应器等领域(Prie m et al.,2002; Av raha m i et al.,2002;N ogales et al.,2002;Yan et al.,2003;Tsuneda et al.,2005;D esnues et al., 2007)。
本文借助PCR-DGGE技术,分析悬浮相及附着相中能编码亚硝酸盐还原酶的反硝化细菌的种群结构,探讨在好氧条件下,复合工艺中不同生长方式的污泥及活性污泥反应器不同溶解氧浓度条件下是否存在反硝化群落,并揭示该条件下反硝化菌群结构的基本面貌,为复合工艺脱氮机理研究提供基础数据。1材料与方法
111样品采集
污泥样品取自实验室复合生物膜-活性污泥反应器好氧池及平行运行的活性污泥反应器。复合生物膜-活性污泥反应器及活性污泥反应器的工艺流程(图1)、反应器尺寸和操作条件完全相同,不同之处在于复合工艺反应器好氧池中装填辫帘式软性填料。为研究好氧条件下的反硝化菌群及反硝化能力,反应器条件均设定在好氧条件下,2个好氧池中的区别为DO不同。反应器设计以城市污水为处理对象,接种污泥为市某污水处理厂的二沉池回流污泥。运行期间混合回流比为100%,污泥回流比为30%。2个反应器的主要运行参数如下:H RT=10 ~12h,SRT=15~20d,pH=7~8。复合工艺好氧池B中DO=5~6m g#L-1,活性污泥工艺好氧池B 中DO=5~6m g#L-1,好氧池A中DO=1~2 mg#L-1。取样当天反应器已稳定运行3个月,进水采用某小区的生活污水,当天进水水质:COD= 375mg#L-1,NH+
4
-N=44125m g#L-1,TN=53125 mg#L-1,复合生物膜-活性污泥反应器出水水质: COD=2816mg#L-1,NH+4-N=0108m g#L-1,TN =14171m g#L-1,活性污泥反应器出水水质:COD =6310m g#L-1,NH+4-N=0108m g#L-1,TN= 22132m g#L-1。样品编号为:活性污泥反应器好氧池B活性污泥样品(W1);活性污泥反应器好氧池A活性污泥样品(W2);生物膜-活性污泥复合反应器好氧池B中活性污泥样品(W3);生物膜-活性污泥复合反应器好氧池B中生物膜污泥样品(W4)。其中活性污泥样品为污水沉淀离心后获得;生物膜污泥样品则用无菌小刀从生物膜上刮下获得。
112研究方法
11211DNA提取利用E.Z.M.A.土壤DNA提取试剂盒(美国Om ega生物技术公司)对污泥总DNA 进行提取。然后用018%的琼脂糖凝胶电
泳检测。
图1复合生物膜-活性污泥反应器工艺流程
Fig.1Sche m atic d i agra m of hybrid A S-biofil m process i n th is study
431
方芳等:好氧条件下复合生物膜-活性污泥反应器中的反硝化菌群结构
获得的DNA储存于-20e冰箱。利用微量紫外可见分光光度计(Nanodrop ND-1000)测量样品在260和310n m的吸光值,然后根据公式计算DNA的浓度,计算公式为:[DNA]=50@(OD260-OD310) 11212PC R扩增选择cd3bF(5.-GTG AAC GTS AAG GAR ACS GG-3.)和R3cd(5.-GAS TTC GGR TGS GTC TTG A-3.)作为扩增n ir S基因的引物对;选择F1aCu(5.-ATC ATG GTS CTG CC G C G-3.)和R3Cu(5.-GCC TCG ATC AGR TTG TGG TT-3.)作为扩增nir K基因的引物对(Throb?ck et al.,2004)。为保证DGGE试验的顺利进行,在引物R3cd和R3Cu 的5.端均加上一段33bp的GC夹(5.-GGC GGC GC G CC G CCC GCC CCG CCC CCG TCG CCC-3.) (Thr ob?ck et al.,2004)。PC R总反应体系为25L,l 包括10@PC R buffer(750mm o l#L-1Tris-H C,l p H 818,at25e,200mmo l#L-1(NH4)2SO4,011% Tw een-20)215L,l每种脱氧核苷酸(d NTP)200L m ol #L-1,M gC l2浓度215mm ol#L-1,Taq DNA聚合酶115U,nir S基因引物浓度为110mm ol#L-1,nir K基因引物浓度为012mm o l#L-1,以上试剂均使用美国Fer m entas公司产品。样品DNA10-100ng。nir S基因和nir K基因PC R反应条件均为:94e,预变性2 m i n,35个循环为94e(30s),57e(1m in),72e (1m in),最后在72e下延伸10m i n。扩增后的PC R 产物用112%琼脂糖凝胶电泳检测。
11213DGGE PCR得到的扩增样品用于DGGE 试验。DGGE试验的具体参数如下:聚丙烯酰胺凝胶浓度为7%,用于分离nirS基因的胶变性梯度为70%~80%,用于分离n ir K基因的胶变性梯度为40%~70%,上样量为20L l。其运行条件是:1@ TAE电泳缓冲液,60e电泳条件,电压100V。n ir S 基因运行16h,nir K基因运行13h。电泳完毕后,用1B10000(v/v)SYBR Green I染色45m i n,再用去离子水漂洗。染色后的凝胶用美国伯乐公司的Ge-l Doc XR进行凝胶影像分析系统拍照。
11214切胶及克隆分析把用于序列分析的DGGE条带用无菌刀片从胶上切下来,放入50L l灭菌水4e过夜,溶出的DNA片段再进行PCR扩增。此次扩增总体积为25L,l样品为10L,l引物不加GC夹,其余各条件与DGGE试验前的PCR扩增条件保持一致。在条带测序前,每个PCR产物用E1Z1N1A PCR产物纯化试剂盒(美国Om ega生物技术公司)进行纯化,然后利用p MD18-T V ector(中国Ta K a Ra生物技术公司)进行连接,并转入感受态细胞E scherich i a coli DH5A(天根生物技术公司)中进行蓝白斑试验。用灭菌牙签随机挑选白色克隆子,保存并送入上海I nv itrogen生物技术公司测序。获得样品环境中的nirS及nir K基因片段。
利用CLUSTALX软件将获得到的nir S、nir K基因片段与GenBank(NCB I)数据库进行比对。用Phlips软件进行进化树的绘制,计算方法为N-J法,运算次数1000次。利用Tree V ie w软件绘制最后的进化树。
获得的nir S和nir K基因序列已提交到Gen-B ank(NCBI)数据库,得到nir S及nir K各序列的序列号。
2结果与分析
211DGGE条带
DGGE图谱(图2)显示,在反应器设定的污泥和混合液回流比条件下,
不同含氧阶段悬浮及附着
图2反应器中反硝化群落结构的DGGE分析图谱
Fig.2DGGE fingerpr i n ts of do m inati n g den itr ifying co m-m un ities i n d ifferen t sa mp les
A为n i r K基因DGGE图谱;B为n ir S基因DGGE图谱。
432生态学杂志第30卷第3期
生长的反硝化群落结果存在变化。nir K 基因DGGE 图谱显示出nri K -反硝化菌群结构在不同样品中有变化,而nri S -反硝化菌群结构在不同样品间变化不大。活性污泥反应器好氧池B (W 1)好氧池A (W 2)中的群落结构在nir K 及nir S DGGE 图谱上均非常相似,说明在反应器污泥和混合液回流的条件下,DO 在1~6m g #L -1
时,DO 并不是改变群落结构的主要因素。复合固定生物膜反应器好氧池B 中的生物膜样品(W 3)和活性污泥样品(W 4)的nir K 基因DGGE 图谱显示出条带结果的差别及明暗的变化,说明在同一池中,相同理化参数下,nir K -反硝化菌群结构由于细菌的生存方式而有所不同,而nirS -反硝化菌群结构变化不大,DGGE 图谱仅限于条带明暗的改变。
212 进化树
对nir K 基因DGGE 图谱条带进行切胶,成功获
得21个条带,并从中成功克隆出26条序列。条带编号及序列编号见表1。将获得的nir K 序列和NCBI 上的相似性片段进行比对建树,以序列B rady -r h izobium sp .ORS278(C U 234118)作为外支,得到的
进化树图(图3)。由进化树图可知,绝大多数序列都与A -变形菌纲(A l p haproteobacteria)细菌相似,少量序列与B -变形菌纲(Betaproteobacteria)细菌相似,一部分序列未知。从样品中获得的nir K -反硝细菌可聚类成6组。?组和ò组没有比对上已知的反硝化细菌,说明污水系统中存在一些未知的反硝化细菌。ó组只包含1条序列k -3,它与红杆菌目(Rhodobacterales)红杆菌科(Rhodobacteraceae)中的副球菌属细菌(Paracoccus sp .)相似。?组和?组序列与根瘤菌目(Rh izobia les)细菌相似,包括根瘤菌科(Rhizob i a ceae)、慢生根瘤菌科(Bradyr h izob-i aceae)和叶杆菌科(Phy ll o bacteriaceae )。聚类在这
表1 n ir K 、n irS 基因各样品条带所对应的克隆编号及NCB I 序列号
Tab le 1 The n ir K and n irS correspond i ng sequences w ith th e band position i n g on th e DGGE ge l in differen t sa mp les
基因条带编号克隆编号NCB I 序列号
样品
W 1
W 2W 3W 4nir K
K-1
k -1GQ496030
K
K K K K-3k -3,k-3-1GQ496031,GQ496025K K K K K-4k -4,k-4-1GQ496032,GQ496041K K K K K-6k -6HQ162042
K K K-7k -7GQ496033
K K K K K-8k -8,k-8-1GQ496034,HQ162038K K K-9k -9,k-9-1HQ162043,HQ162039K K K K K-10k -10,k10-1HQ162044,HQ162040K K K K K-11k -11HQ162045K K K
K K-12k -12GQ496027K K K K-13k -13HQ162041K K K K-14k -14GQ496040K K K K-15k -15GQ496036K K-16k -16GQ496037K K K K-17k -17HQ162046K K K K-20k -20HQ162051K K K K-21k -21HQ162047K K K K K-22k -22HQ162048K K K K
K-23k -23HQ162052K K K-24
k -24HQ162049
K K K-26k -26HQ162050
K K nirS
1S1,S11,S12GQ496051,GQ496061,GQ496062K K K K 2S2,S13,S14GQ496052,GQ496063,GQ496064K K K K 3S3,S15GQ496053,GQ496065
K K K K 4S4,S16,S17GQ496054,GQ496066,GQ496067K K K K 5S5,S18,S19GQ496055,GQ496068,GQ496069K K K K 6S6GQ496056K K K K 7S7
GQ496057
K K K K 8S8,S20,S21GQ496058,GQ496070,GQ496071K K K K 9S9,S22,S23GQ496059,GQ496072,GQ496073K K K K 10
S10,S24,S25
GQ496060,GQ496074,GQ496075
K
K
K
K
433
方 芳等:好氧条件下复合生物膜-活性污泥反应器中的反硝化菌群结构
图3 根据DNA 序列和BLAST 结果构建的n ir K 基因系统发育树
F i g .3 Phylogene tic tree of nirK c l on es co m pared to n ir K sequen ce s fro m environm en tal sa mp les and cu ltu re collect i on strains
434 生态学杂志 第30卷 第3期
2类的序列占总序列数目的1/2。其中,?组的序列:k-15、k-16、k-14与根瘤菌科细菌nir K基因序列相似,3条序列均在生物膜样品(W4)中发现,但未在活性污泥样品(W3)中发现。少数序列(k-4、k-23、k-20、k-22)聚类在?组,与B-变形菌纲(B etapro-teobacteria)的亚硝化单胞菌目(N itroso m onada les)亚硝化单胞菌科(N itr oso m onadaceae)细菌相似。由于整个体系采用污泥和混合液回流,所以在反硝化群落的类群组成上相差并不大,没有在不同样品间发现细菌类群的明显迁移。
对n ir S基因DGGE图谱条带进行切胶,成功获得10个条带,并从中成功克隆出25条序列。条带编号及序列编号详见表1。将获得的n ir S序列和NCBI上的相似性片段进行比对建树,以序列P seud-o m onas aer ug inosa PAO1(AE004091)作为外支,得到进化树图(图4)。进化树图显示,nir S反硝化细菌主要分布在B-变形菌纲和C-变形菌纲(Ga mm apr o-teobacteria)中,可分为3组:?组序列包括12条
序
图4根据DNA序列和BLAST结果构建的n irS基因系统发育树
F i g.4Phylogen etic tree of n irS clon es co m pared to nirS sequences fro m environm en ta l s a m p les and cu ltu re collection strains
435方芳等:好氧条件下复合生物膜-活性污泥反应器中的反硝化菌群结构
列,占据了25条序列的近一半,但未和已知的nir S-反硝化细菌聚类成功,与它们相似的均是从环境样品,如:自沉积物(EF615458)、水体(AB278659、DQ337872)、土壤(AY583422)、污水(AB583444)等中获得的nir S序列,说明环境中存在这大量的未知的nirS-反硝化细菌。ò组序列包括10条序列,与B-变形菌纲中的红环菌目(Rhodocyclales)及伯克氏菌目(Burkho lderiales)相似,包括红环菌科(Rhodo-cyclaceae)的陶厄氏菌属(Thauera)细菌、丛毛单胞菌科(Co m a m onadaceae)的食酸菌属(A cidovorax)细菌及产碱菌科(A lca li g enaceae)的博德氏菌属(B or-detella)细菌。ó组序列只包括3条序列,与C-变形菌纲假单胞菌目(Pseudo m onada les)的假单胞菌科(Pseudo m onadaceae)细菌的假单胞菌属(P seudo-m onas)细菌相似。总的来说,目前对污泥中nirS基因的研究还很不足够,从我们结果中获得的一半nirS基因序列都属于未知种类,已知的种类大部分属于B-变形菌纲。
3讨论
生物群落由多种物种组成,各物种具有区别于其他物种的特定碱基序列,因此理论上,通过分子生物学方法建立的群落指纹图谱可以反映群落结构。DGGE技术通过分离用特异性引物PCR所扩增的微生物自然群体的16S r DNA或功能基因,可同时提供多个样品群落的优势种类信息,调查种群的时空变化,并且可通过对切下的条带进行序列分析或与特异性探针杂交分析鉴定群落成员(Am ann et al.,1995;马悦欣等,2003),是环境微生物群落结构分析研究的主要手段之一。本研究表明,利用功能基因和DGGE技术可以实现对反硝化群落结构的详细分析。在本研究的条件下,DGGE技术对nir K 基因分辨率较好,而对nir S基因的分辨率不高,这与Throb?ck等(2004)的结果相似。
对各种环境样品中的研究均表明,最常见的反硝化细菌都属于变形菌纲。在污水中,nir K-反硝化者多是A-变形菌纲,nirS-反硝化者多是B-变形菌纲(H ey l e n et al.,2006,2007)。而丛毛单胞菌科和红环菌科,包括固氮弧菌属(Azoarcus)、副球菌属(Paracoccus)、氢噬胞菌属(H ydrogenophaga)和食酸菌属(Acidovorax)是污水处理厂的主要反硝化群落。而且,这些反硝化细菌主要是nirS-反硝化者(Sna i d r et al.,1997;E tchebehere et al.,2001;Juretschko et al.,2002;H osh i n o et al.,2005)。在本研究中,B-变形菌纲中的红环菌目和伯克氏菌目是nirS-反硝化细菌中最主要的组成种类,包括丛毛单胞菌科、红环菌科和产碱菌科,与前人的结果相似。在nir K-反硝化细菌中最常见的是A-变形菌纲的根瘤菌目物种,包括根瘤菌科,慢生根瘤菌科和叶杆菌科。而在稻田中的nir K-反硝化者也被发现多是根瘤菌目(Rh-i zob iales)细菌(Yosh i d a et al.,2009)。
因为复合工艺反应器和活性污泥反应器都进行污泥和混合液回流,所以4个样品群落结构差别主要是由各反应器的小环境决定。W1、W2群落DGGE结果显示,nir K和nir S反硝化群落组成差别均不大。在污泥回流的条件下,两池存在的DO差别还不足以引起反硝化细菌组成的变化。对反硝化细菌的丰度影响则需要进行更进一步的Rea-l ti m e PCR分析。对W3和W4同一池中不同生长方式的反硝化者的DGGE图谱检测却发现,nir K反硝化细菌群落有较大的条带变化,而n ir S反硝化细菌群落有明显的条带明暗变化。对于同一池中的生物膜和活性污泥样品,在同样的理化条件下,细菌生长方式决定了不同的反硝化群落组成。以上结果显示,在本试验好氧条件下,不管是复合生物膜-活性污泥反应器,还是活性污泥反应器,均发现有反硝化菌群的存在,反应器的运行状况说明2个反应器内出现脱氮的过程。而通常认为,反硝化过程是在缺氧及厌氧条件下发生,因此活性污泥内部及生物膜内部必定存在适合反硝化过程发生的环境。
综上所述,反硝化细菌存在于活性污泥及复合生物膜-活性污泥工艺中的好氧反应池中,主要是由A-、B-和C-变形菌纲细菌组成,利用功能基因研究手段,有些未与已知序列聚类上的新的反硝化细菌也同时被发现。进一步的Rea-l ti m e PCR分析将为复合生物膜-活性污泥工艺中的反硝化群落结构提供更丰富的信息。另外,反硝化群落结构与反应器脱氮功能之间的联系还未建立,功能基因RNA及功能酶的检测将为我们深入了解好氧条件下反硝化过程提供详细数据。
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作者简介方芳,女,1977年生,博士研究生。主要从事与氮有关的微生物生态学研究,发表论文7篇。E-m a i:l ffang@i https://www.doczj.com/doc/686192997.html,
责任编辑魏中青
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方芳等:好氧条件下复合生物膜-活性污泥反应器中的反硝化菌群结构
活性污泥法反硝化脱氮的行为 金雪标俞勇梅（上海师范大学环境工程研究所，上海 200234） 摘要悬浮活性污泥法反硝化去除有机物具有极大的经济价值，其容积去除负荷(COD Cr )可达 2.05～5.7kg/（m3·d）。试验表明，反硝化所需的有机物量与有机物种类、进水碳氮比（C/N）、容积负荷等有关。碳源充足时，反硝化呈现0级反应动力学；而出水硝酸盐浓度及容积去除负荷，会影响活性污泥的沉降状况。 关键词：污水处理脱氮活性污泥法反硝化硝酸盐 1 前言 氨排放到水体后，先后被自养微生物转化成亚硝酸盐和硝酸盐。氧化1mg的 NH 3-N约需 4.6mg O 2 。在典型城市生活污水中，COD Cr 约为250mg/L，TKN为 35mg/L。无论在缺氧环境还是好氧环境下，有机氮首先氨化转化成氨氮，35mg 的NH 3 -N转化成硝酸盐，需氧量为160mg，与目前2级污水处理中的去碳需氧量相当。由于含氮化合物氧化时需氧量如此之大，许多处理厂在排放前必须对其硝化，近一半能耗用于硝化上。 对富营养而言，硝酸盐与氨氮产生的危害是相同的，硝酸盐在缺氧条件下可作为电子受体进行无氧呼吸，转化成氮气，同时降解有机物，回收能量。理论上反硝化脱氮是一种低能耗、无害化的处理过程，从而受到重视[1,2]。但与去碳研究相比，对氮的去除研究落后许多，如反硝化速率、与碳源的关系、负荷、环境条件及经济适用性等。 2 实验部分 2.1实验过程及方法 反应器采用有效容积1000mL的玻璃窄口容器，瓶口塞棉花，磁力搅拌器搅拌，以使活性污泥刚处于悬浮状态，并用恒温水浴控制温度。 实验采用SBR方式，每种实验状态（一定的水力停留时间、进水浓度、负荷、污泥量）维持3～5d，待系统基本稳定后，取样分析。
给排水专业 （1）生物膜法和活性污泥法有哪些异同之处？ 生物膜法和活性污泥法是以生化处理的不同反应器形式，从外观上看主要区别在于前者的微生物不需要填料载体，生物污泥是悬浮的，而后者的微生物是固定在填料上的，然而它们处理废水、净化水质的机理是一样的。另外，二者的生物污泥都是好氧活性污泥，而且污泥的组成也具有一定的相似性。此外，生物膜法中的微生物，由于是固定在填料上的，可以形成比较稳定的生态系统，其生活能量和消耗能量不象活性污泥法中的微生物那样大，因此生物膜法的剩余污泥比活性污泥法要少。上海信谊百路达药业有限公司的接触氧化池采用生物膜法，而SBR生化池采用活性污泥法。 （2）生物膜法和活性污泥法有哪些异同之处？ 异同点活性污泥法生物膜法 组成 曝气池，沉淀池，污泥回流及剩 余污泥排除系统。 主体曝气池：搅拌混合液使泥、水充 分接触和向微生物供氧。 活性污泥：由细菌、真菌、原生 动物和后生动物等各种生物和金 属氢氧化物等无机物所形成的污 生物膜：以附着在惰性在体 表面生长的，以微生物为主， 包含微生物及其产生的胞外 多聚物和吸附在微生物表面 无机及有机物等组成，具有
泥状的絮凝物。有良好的吸附、絮凝、生物氧化和生物合成性能。较强的吸附和生物降解性 能。 有机物去除过程吸附和稳定：第一阶段，污水中 的有机污染物被活性污泥颗粒吸 附在菌胶团的表面上，这是由于 其巨大的比表面积和多糖类黏 性物质。同时一些大分子有机物 在细菌胞外酶作用下分解为小分 子有机物。第二阶段，微生物在 氧气充足的条件下，吸收这些有 机物，并氧化分解，形成二氧化 碳和水，一部分供给自身的增殖 繁衍。活性污泥反应进行的结果， 污水中有机污染物得到降解而去 除，活性污泥本身得以繁衍增 长，污水则得以净化处理。经过 活性污泥净化作用后的混合液进 入二次沉淀池，混合液中悬浮的 活性污泥和其他固体物质在这里 沉淀下来与水分离，澄清后的污 水作为处理水排出系统。经过沉 在充氧的条件下，微生物在 填料表面聚附着形成生物 膜，经过充氧(充氧装置由水 处理曝气风机及曝气器组 成)的污水以一定的流速流 过填料时，生物膜中的微生 物吸收分解水中的有机物， 使污水得到净化，同时微生 物也得到增殖，生物膜随之 增厚。当生物膜增长到一定 厚度时，向生物膜内部扩散 的氧受到限制，其表面仍是 好氧状态，而内层则会呈缺 氧甚至厌氧状态，并最终导 致生物膜的脱落。随后，填 料表面还会继续生长新的生 物膜，周而复始，使污水得 到净化。
■K硝化池 反硝化池主要是去除废水中的氨氮，同时降解废水中其他的污染物质。 反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N）或一氧化二 氮（NO）的过程。微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：NO —NH+f有机态氮。许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用N02和NO 为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮（2）,称为反硝化作用或脱氮作用：NO —NO-NT。能进行反硝化作用的只有少数细菌，这个生理群称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸，其生化过程可用下式表示： GH2Q+12NO—6HO+6C312NO+能量 CHCOOH+8N e6H2O+1OC04N+8OF+ 能量 少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌，它们氧化硫或硝酸盐获得能量，同化二氧化碳，以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。可进行以下反应： 5S+6KNO2HX 3N2+K2SO+4KHSO ■硝化池 这里的硝化主要是指生化处理工艺段的好养段，将氨氮氧化成亚硝酸氮或者 硝态氮的过程。由于污水氨氮较高。 该反应历程为： 亚硝化反 应］' （2-6） 硝化反 N~O2~-h-02 (2-7)
总反应 亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、 亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。 硝酸菌有硝 酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。 发生硝化反应时细菌 分别从氧化NH -N 和NO 「-N 的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如 CO 3 一、HCO 、CO 等。假定细胞的组成为 GH 7NO ，则硝化菌合成的化学计量关系可表 示为： 亚硝化反 15CQ TlONO/ +3C 5H ?NO a +22H + +4巴0 硝化反 + NH. +10NO ； T + (2-10) 工艺中采用了两段硝化工艺设施。最大限度上降低生化手段降低氨氮的浓度, 同时减少其他污染物的浓度。 同时废水中的其他污染物质在两段反硝化 +硝化的过程中得到有效降解。 血 3 +202——NO,+ 屮 + (2-8) (2-9)
活性污泥中主要微生物类群的特征及作用 活性污泥中的微生物，主要有细菌、原生动物和藻类三种，此外还有真菌、病菌等。微生物中细菌是分解有机物的主角，其次原生动物也有一定的作用。活性污泥中主要以菌胶团和丝状菌存在，游离的细菌较少。活性污泥中原生动物较多，经常出现的原生动物主要有钟虫类、盾纤虫、漫游虫、吸管虫、变形虫等。此外还有一些后生动物，如轮虫和线虫。因此，活性污泥是一个复杂的微生物世界。对工艺管理者来说，应会识别微生物，并了解它对污水处理过程的指示作用。 下面是几钟生物相对活性污泥的指示情况： 1、活性污泥良好时出现的微生物主要有：钟虫类、盾纤虫、盖纤虫、累枝虫、聚缩虫、内管虫、独缩虫等吸附性原生动物。如果此类微生物占总数的80%以上，个体在1000个/mL 以上的话，应该判断为具有高净化效率的活性污泥。 2、活性污泥处于恶劣状况时出现的微生物主要：波豆虫、豆型虫、草履虫、弹跳虫、屋滴虫（大多数为游泳型），可以判断为絮凝体细碎。严重恶化时原生动物和后生动物消失。 3、在活性污泥分散解体时出现微生物：辐射变形虫、多核变形虫、扇形变形虫等肉足类。可判断为絮体变小出水混浊，SS升高，而这类微生物急增时必须调整工艺状态，减少回流污泥量和通气量，则可以印制污泥解体。 4、在活性污泥出现恢复时出现的微生物主要有：漫游虫、徐叶虫、徐管虫、尖毛等（全毛类） 5、在活性污泥膨胀时出现的微生物主要有：浮游球衣藻和霉菌。丝壮菌是造成污泥膨胀的诱导生物，丝壮菌大量增殖是，则吸附型的原生动物急剧减少，污泥性能恶化，形成所谓的漂泥现象。一旦出现丝壮菌增殖的趋势，4-7天后SVI急剧上升甚至会超过200。 6、进水负荷低时出现的微生物主要有：游仆虫、狭甲虫等生物。判断为有机物较少，应增大曝气量。溶解氧不足时出现的微生物主要有；扭头虫、丝壮菌等，此时污泥发黑并放出腐臭味，应增大曝气量。曝气过量时出现的微生物主要有：肉足类及轮虫类，包括阿米巴虫，高负荷和毒物流入时出现的微生物主要有；盾纤虫和钟虫的锐减是负荷过高和毒物流入的征兆，大多数微生物灭绝时活性污泥已被破坏，必须进行恢复。
1.试比较活性污泥法和生物膜法的优缺点。 答：活性污泥法和生物膜法一样，同属好氧生物处理方法。但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则上要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。下面以活性污泥法为参照，比较它们之间的优缺点： （1）生物膜法优点： ①固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性 好。②不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。而活性污泥法则容易发生污泥膨胀。 ③由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖。而在活性污泥法中，世代期比停留时间长的微生物被排出曝气池，因此，生物膜中的生物相更为丰富，且沿水流方向膜中生物种群具有一定分布。 ④同高营养级的微生物存在，有机物代谢对较多的转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少。 ⑤采用自然通风供氧。 （2）生物膜法缺点： ①活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。而活性污泥法运行比较方便灵活。 ②由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。而且需要较多的载体填料和支撑结构，通常基建投资超过活性污泥法。 ③处理出水往往含有较大的脱落的生物膜片，使得出水澄清度降低。而活性污泥法在正常情况下获得比较好的澄清水。 2.好氧与厌氧优缺点，使用条件。 答：（1）厌氧生物处理与好氧生物处理相比，优点如下： ①无须充氧，运行能耗大大降低，而且能将有机污染物转化成沼气加以利用。 ②污泥产生量很少，剩余污泥处理费用低，产酸菌污泥产率为 0.15-0.34kg(VSS)/[kg(COD)],产甲烷菌污泥产率为0.03kg(VSS)/[kg(COD)]左右，而好氧微生物污泥产率可达0.25 -0.6kg(VSS)/[kg(COD)]。 ③适于处理难降解的有机废水，或者作为高难降解有机废水的预处理工艺，以提高其
膜生物反应器（MBR）介绍及设计应用 （内部资料） 北京碧水源科技发展有限公司 https://www.doczj.com/doc/686192997.html,
目录 1膜生物反应器（MBR）介绍 (1) 1.1原理 (1) 1.2工艺特点 (1) 2设计 (3) 2.1设计进水水质 (3) 2.2设计出水水质 (3) 2.3优质杂排水→城市杂用水（中水） (3) 2.3.1工艺流程 (3) 2.3.2设计说明 (4) 2.4生活污水→二级出水 (5) 2.4.1工艺流程 (5) 2.4.2设计说明 (6) 2.5生活污水→国家一级A标准 (9) 2.5.1工艺流程 (9) 2.5.2设计说明 (9)
1膜生物反应器（MBR）介绍 1.1原理 膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor）简称MBR，是二十世纪末发展起来的新技术。它是膜分离技术和生物技术的有机结合。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间（HRT）和泥龄（STR）完全分离。因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000－12000 mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用。 图1 膜生物反应器工作原理简图 1.2工艺特点 （1）出水水质优良、稳定。高效的固液分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，不须经三级处理即直接可回用。具有较高的水质安全性。
. 活性污泥微生物学 卓祥和编写
二〇〇八年九月
活性污泥微生物学 工业废水或城市污水排入水体后，使水体受到有机污染。有机污染是当前水体污染的普遍倾向，因此有机污染的治理是保护水资源的重要措施。如果被有机污染的水体是河流，在流径一段距离后，水中有机物在微生物的作用下，逐渐被氧化、分解，最后恢复到原来的清洁程度，这一过程称为水体的自挣。微生物在氧化、分解有机物的过程中，不断消耗河流中的溶解氧，而溶解氧则可在流动的河流表面从大气中得到补充。我国古代，就有“流水不腐，户枢不蠹”的谚语。这种利用溶解氧氧化、分解有机物的微生物称作好氧微生物。 排入水体的污水，一部分以悬浮状态的有机物沉淀至水底，无法不断获得溶解氧。此时，另一种称为厌氧微生物发生作用。厌氧微生物是自养性的，以发酵方式分解有机物和合成微生物机体。厌氧分解能产生有机酸、醇、硫化氢、二氧化碳、沼气和热能。所以受有机污染的水体常发生底泥冒气泡现象。民间的沼气池和堆肥是厌氧微生物作用的例子。 我国现行国家标准规定，污水处理工程中，水中溶解氧≥2mg/L为好氧区（Oxic Zone），主要功能是降解有机物和进行硝化反应（又称碳化和硝化）；0.2～0.5mg/L为缺氧区（Anoxic Zone），在兼氧微生物作用下能起到脱氮的反硝化反应；＜0.2mg/L的称为厌氧区（Anaerobic Zone），微生物能吸附有机物并释放磷，以便在好氧区吸收磷从剩余污泥排出而起到除磷功能。水中溶解氧在0.5～2mg/L属于有氧区范围，有相应的微生物菌种存在，起到相应的有机物氧化、氨氮硝化和硝酸盐反硝化的作用。 利用好氧微生物、兼氧微生物和厌氧微生物清除水中有机物的技术，被称作生物处理技术。 污水生物处理技术，按处理设施的载体不同，分为生物膜法和活性污泥法两种。如以填料和膜片作为载体的各种生物滤池和生物转盘等处理设备属于生物膜法；以水为载体的各类曝气池、氧化沟等属于活性污泥法。也有两者结合，在水中设置填料载体的接触氧化法等。 活性污泥法以好氧微生物处理为主。在活性污泥法生物处理设施中需不断充入空气，即曝气。从而加速微生物分解污水中有机物的速度，随之有大量絮状的泥粒产生，这就是活性污泥。它是由大量的细菌、原生动物等微生物，以及一些无机物所组成。活性污泥按照污水水质的不同而有不同的颜色，一般为黄褐色。
活性污泥法和生物膜法的 优缺点及其他 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
1.试比较活性污泥法和生物膜法的优缺点。 答：活性污泥法和生物膜法一样，同属好氧生物处理方法。但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则上要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。下面以活性污泥法为参照，比较它们之间的优缺点： （1）生物膜法优点： ①固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳 定性好。②不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。而活性污泥法则容易发生污泥膨胀。 ③由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖。而在活性污泥法中，世代期比停留时间长的微生物被排出曝气池，因此，生物膜中的生物相更为丰富，且沿水流方向膜中生物种群具有一定分布。 ④同高营养级的微生物存在，有机物代谢对较多的转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少。 ⑤采用自然通风供氧。 （2）生物膜法缺点： ①活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。而活性污泥法运行比较方便灵活。 ②由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。而且需要较多的载体填料和支撑结构，通常基建投资超过活性污泥法。 ③处理出水往往含有较大的脱落的生物膜片，使得出水澄清度降低。而活性污泥法在正常情况下获得比较好的澄清水。 2.好氧与厌氧优缺点，使用条件。 答：（1）厌氧生物处理与好氧生物处理相比，优点如下： ①无须充氧，运行能耗大大降低，而且能将有机污染物转化成沼气加以利用。 ②污泥产生量很少，剩余污泥处理费用低，产酸菌污泥产率为产甲烷菌污泥产率为(VSS)/[kg(COD)]左右，而好氧微生物污泥产率可达 (VSS)/[kg(COD)]。 ③适于处理难降解的有机废水，或者作为高难降解有机废水的预处理工艺，以提高其可生化性和后续好氧处理工艺的处理效果。 ④厌氧过程和好氧过程的串联配合使用，可以起到脱氮除磷的作用。
膜生物反应器在污水处理中的应用与发展前景摘要：膜生物反应器作为一种污水处理新技术，其研究和应用在我国受到广泛关注。本文综述了膜生物反应器的类型，概述了在我国膜生物反应器处理技术在工业污水处理等领域的发展进程，指出了未来膜生物反应器处理技术研究的挑战和工业应用发展的方向。 关键词：膜生物反应器污水处理应用发展前景 Application and potential development of the membrane bioreactor in sewage treatment Abstract:As a new technology for sewage treatment, the research on membrane bioreactor and its application have received extensive attention in our country. This article briefly introduce various types of MBR, summarize the process of development of the MBR in the area of sewage treatment in our country and point out the potential challenge of the research on the MBR in the future and its direction of development of application in the industry. Key words: Membrane Bioreactor Sewage Treatment Application Potencial Development 1引言 何谓膜生物反应器？污水处理中的膜生物反应器是指将膜分离技术中的超微滤组件与污水生物处理工程中的生物反应器相互结合而成的新的开发系统，英文称Membrane bioreactor，简称MB。这种膜生物反应器结合膜处理技术和生物处理技术带来的优点，超微滤膜组件作为泥水分离单元完全可以取代二次沉淀池，微孔超滤膜截留活性污泥混合液中微生物絮体和较大分子有机物，重新回流至生物反应器内，使生物反应器内获得高生物浓度和延长有机固体停留时间，极大地提高了生物对有机物的氧化率；同时，膜过滤后出水质量高，可达三级出水标准；系统几乎不排剩余污泥[1]。因此，膜生物反应器是当今倍受国内外专家学者重视的一项开发性高新水处理技术。 2 膜生物反应器的类型 目前开发出来的膜生物反应器可分为固液分离膜生物反应器、萃取膜生物反应器和无泡曝气膜生物反应器等类。 2.1 固液分离式膜生物反应器
生物膜—活性污泥法联合处理工艺的研究 摘要：目前，生物膜法和活性污泥法在污水处理中运用的很普遍，在我国乃至全世界都 运用的很广泛，但单独采用这两种工艺存在着很多不足，所以目前越来越多的研究者开始尝试研究将两种污水处理法结合起来处理污水，以此克服这两种工艺的不足。 本文主要介绍生物膜法与活性污泥法各自在污水处理中的原理及特点，通过对比生物膜法和活性污泥法处理污水的优缺点，到达研究生物膜法与活性污泥联合处理工艺在污水处理中的效果，进而了解生物膜—活性污泥法联合处理工艺的工艺特点。 关键词：生物膜法、活性污泥法、联合处理工艺 一、活性污泥法 1、概念及特点 废水生物处理中微生物悬浮在水中的各种方法的统称。因悬浮的微 生物群体呈泥花状态，故名。一般指需氧活性污泥过程。 活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。 2、流程与原理【1】 典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。从空气压缩机站送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，呈悬浮状态。溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。 污水处理按处理程度一般分为初级处理、二级处理、三级处理（深度处理）三个等级。初级处理是去除可沉降的悬浮物质、悬浮油类和酸碱等物质；二级处理是去除可降解的溶解性和初级处理没有去除的悬浮、胶体有机物质；三级处理是去除不可降解的有机物质和溶解性的无机物质。活性污泥法和其他生物处理法都属于二级处理。活性污泥法是二级处理中处理效果最高又比较成熟的方法，尤其对大量的污水处理。 3、实践中经常出现的一些异常现象和解决办法加以总结 （1）活性污泥呈灰黑色，污泥发生厌氧反应，污泥中出现硫细菌，出水水质恶化。原因：一是负荷量增高；二是曝气不足；三是工业废水的流入等。措施：一是控制负荷量；二是增大曝气量；三是切断或控制工业废水的流人。 （2）污泥上浮的原因【2】，一是由于污泥颗粒挟带气体或油滴，密度减小而上浮。另一种情况是由于污泥被破碎，沉速减小而不能下沉，例如，表面曝气机转速过大，打碎污泥絮体，导致污泥上浮。发生污泥上浮后，应暂停进水，清除污泥，判断原因，调整操作。对予反硝化作用可采取的对策是降低二沉池中的停留时间，减少曝气量和沉淀池进水量，以减少池中污泥量。溶污泥沉降性能差，可适当授加混凝剂或惰性物质以改善沉淀性能，并降低曝气机转速。 二、生物膜法 1、概念及特点
活性污泥中的微生物，主要有细菌、原生动物和藻类三种，此外还有真菌、病菌等。微生物中细菌是分解有机物的主角，其次原生动物也有一定的作用。活性污泥中主要以菌胶团和丝状菌存在，游离的细菌较少。活性污泥中原生动物较多，经常出现的原生动物主要有钟虫类、盾纤虫、漫游虫、吸管虫、变形虫等。此外还有一些后生动物，如轮虫和线虫。可以所，活性污泥是一个广阔的微生物世界。对工艺管理者来说，应会识别微生物，并了解它对污水处理过程的指示作用。 下面是几钟生物相对活性污泥的指示情况： 1、活性污泥良好时出现的微生物主要有：钟虫类、盾纤虫、盖纤虫、累枝虫、聚缩虫、内管虫、独缩虫等吸附性原生动物。如果此类微生物占总数的80%以上，个体在1000个/mL以上的话，应该判断为具有高净化效率的活性污泥。 2、活性污泥处于恶劣状况时出现的微生物主要：波豆虫、豆型虫、草履虫、弹跳虫、屋滴虫（大多数为游泳型），可以判断为絮凝体细碎。严重恶化时原生动物和后生动物消失。 3、在活性污泥分散解体时出现微生物：辐射变形虫、多核变形虫、扇形变形虫等肉足类。可判断为絮体变小出水混浊，SS升高，而这类微生物急增时必须调整工艺状态，减少回流污泥量和通气量，则可以印制污泥解体。 4、在活性污泥出现恢复时出现的微生物主要有：漫游虫、徐叶虫、徐管虫、尖毛等（全毛类） 5、在活性污泥膨胀时出现的微生物主要有：浮游球衣藻和霉菌。丝壮菌是造成污泥膨胀的诱导生物，丝壮菌大量增殖是，则吸附型的原生动物急剧减少，污泥性能恶化，形成所谓的漂泥现象。一旦出现丝壮菌增殖的趋势，4-7天后SVI急剧上升甚至会超过200。 6、进水负荷低时出现的微生物主要有：游仆虫、狭甲虫等生物。判断为有机物较少，应增大曝气量。溶解氧不足时出现的微生物主要有；扭头虫、丝壮菌等，此时污泥发黑并放出腐臭味，应增大曝气量。曝气过量时出现的微生物主要有：肉足类及轮虫类，包括阿米巴虫，高负荷和毒物流入时出现的微生物主要有；盾纤虫和钟虫的锐减是负荷过高和毒物流入的征兆，大多数微生物灭绝时活性污泥已被破坏，必须进行恢复。 7、钟虫不活跃或呆滞，往往是曝气池供气不足。当发现没有钟虫，却有大量的游动纤毛虫如个种数量较多的草履、漫游虫、豆型虫、波豆虫等，而细菌则以游离细菌为主，此时表明水中的有机物还很多，处理效果很差。如果原水水质良好，突然出现固定纤毛虫减少，游泳纤毛虫增加的现象，预示水质要变差，逐渐出现游动纤毛虫，水质将向好的方向发展，直致变为固定纤毛虫为主，则水质变得良好。 8、镜检中发现积硫较多的丝硫细菌，游动细菌时，往往是曝气时间不足，空气量不够，流量过大，或水温较低，处理效果较差。 9、在大量钟虫存在的情况下盾纤虫数量多而且越来越活跃，这读曝气池工作不利。要注意，可能悟泥会变得松散，如果钟虫量递减，盾纤虫量递增，则替伏着污泥膨胀的可能。当发现等枝虫成堆出现，并不活跃，肉眼能见污泥中有小白点，同时发现贝氏硫菌和丝硫菌积硫点十分明显，则表明曝气池溶
2015年版中国膜生物反应器市场专题研究分析与发展趋势预测报告 报告编号：159A139
行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容： 一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。 一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。 中国产业调研网https://www.doczj.com/doc/686192997.html,基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。
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硝化与反硝化去除氨氮的 原理 Prepared on 22 November 2020
硝化与反硝化去除氨氮操作 一、硝化与反硝化的作用机理： 1、硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌，亚硝化菌将废水中的NH3转化为亚硝酸盐，硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，称为硝化作用。硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。 2、反硝化菌将硝酸盐转化为N2、NO、N2O，称为反硝化作用。 3、硝化细菌必须在好氧条件下作用。 4、反硝化菌必须在无氧或缺氧的条件下进行。 二、作用方程式： 硝化反应： 2NH3＋3O2――（亚硝化菌）――2HNO2＋2H2O＋能量（氨的氧化） 2HNO2＋O2――（硝化菌）――2HNO3＋能量（亚硝酸的氧化） 反硝化反应： NO3— +CH3OH —— N2 + CO2+H2O+ OH—（以甲醇作为C源） 三、操作： 1、将购买的硝化菌投加到曝气池5、6#，亚硝化菌投加到曝气池1、 2、 3、4#，反硝化菌投加到厌氧池。 2、控制指标： 生物硝化 ①PH值：控制在— ②温度：25—30℃ ③溶氧：2—4mg/L
④污泥停留时间：必须大于硝化菌的最小世代时间，一般应大于2小时生物反硝化： ①PH值：控制在— ②温度：25—30℃ ③溶氧：L ⑤机碳源：BOD5/TN＞（3—5）过低需补加碳源
生物脱氮机理 污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮，即，将转化为和。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气，即，将（经反亚硝化）和（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。 ○1硝化——短程硝化： 硝化——全程硝化（亚硝化+硝化）： ○2反硝化——反硝化脱氮： 反硝化——厌氧氨氧化脱氮： 反硝化——厌氧氨反硫化脱氮： 废水中氮的去除还包括靠微生物的同化作用将氮转化为细胞原生质成分。主要过程如下：氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮。硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮。其中亚硝酸菌和硝酸菌为好氧自养菌，以无机碳化合物为碳源，从或的氧化反应中获取能量。其中硝化的最佳温度在纯培养中为25-35℃，在土壤中为30-40℃，最佳pH值偏碱性。反硝化作用是反硝化菌（大多数是异养型兼性厌氧菌， DO 反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的运用 摘要：微生物法在污水处理过程中起到十分重要的作用。其中反硝化细菌与反硝化聚磷菌在污水处理中运用更为广泛，本文就对这两种细菌的研究情况作一些简单概述。 关键词：反硝化细菌；反硝化聚磷菌；自养反硝化；好氧反硝化 随着人类生活水平的不断提高和工业生产的快速发展，带来越来越严重的水质污染问题。寻求新的高效污水处理办法也是现在的一大研究方向，微生物处理法在污水处理中有着广泛的运用。本文着重介绍两种细菌：反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的一些运用。 一．反硝化细菌 反硝化细菌(Denitrifying bacteria) 是一类兼性厌氧微生物,当处于缺氧环境时,反硝化细菌可用硝酸盐、氮化物等作为末端电子受体。有些反硝化细菌能还原硝酸盐和亚硝酸盐,有些反硝化细菌只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。 反硝化细菌与污水除氮原理：污水中的含氮有机物经过异养菌的氨化作用转变为氨氮,再经过硝化细菌的硝化作用将氨氮转变为亚硝酸盐和硝酸盐态氮,最后经过反硝化细菌的反硝化作用将亚硝酸盐和硝酸盐还原为NO、N 2 O ,并最终变 为N 2 ,从而将含氮物质从污水处理系统中排出。当环境中有分子态氧存在时,反硝化细菌氧化分解有机物,利用分子态氧作为最终电子受体。在无分子态氧存在下,反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体,有机物则作为碳源及电子供体提供能量。在污水处理中,当溶解氧(DO) 小于或等于0.15mgPL 情况下,反硝化细菌利用污水中的有机碳源(污水中的BOD) 作为氢供体,以硝酸态盐作为电子 受体,将硝酸盐还原为NO、N 2O 或N 2 ,这既可消除污水中的氮,又可恢复环境的pH 稳定性,对污水处理系统的正常运行起重要作用。在污水处理中反硝化细菌种类很多。 影响污水脱氮过程中反硝化反应的因素： 1.有机碳源：一般认为,当污水中的BOD 5 PT2N 值> 3～5 时,即可认为碳源是充足的,此时不需要补充外加碳源。甲醇作为碳源时反硝化速率高,被分解后的产物为 CO 2和 H 2 O ,但处理费用较高。污水处理系统中碳源的种类不同可导致反硝化细 菌的类群及反硝化活性不同。 活性污泥法和生物膜法的优缺点及其他 案场各岗位服务流程 销售大厅服务岗： 1、销售大厅服务岗岗位职责： 1)为来访客户提供全程的休息区域及饮品; 2)保持销售区域台面整洁; 3)及时补足销售大厅物资,如糖果或杂志等; 4)收集客户意见、建议及现场问题点； 2、销售大厅服务岗工作及服务流程 阶段工作及服务流程 班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域 2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。 班中工作程序服务 流程 行为 规范 迎接 指引 递阅 资料 上饮品 （糕点） 添加茶水 工作 要求 1）眼神关注客人，当客人距3米距离 时，应主动跨出自己的位置迎宾，然后 侯客迎询问客户送客户 注意事项 15度鞠躬微笑问候：“您好！欢迎光临！”2）在客人前方1-2米距离领位，指引请客人向休息区，在客人入座后问客人对座位是否满意：“您好！请问坐这儿可以吗？”得到同意后为客人拉椅入座“好的，请入座！” 3）若客人无置业顾问陪同，可询问：请问您有专属的置业顾问吗？，为客人取阅项目资料，并礼貌的告知请客人稍等，置业顾问会很快过来介绍，同时请置业顾问关注该客人； 4）问候的起始语应为“先生-小姐-女士早上好，这里是XX销售中心，这边请”5）问候时间段为8:30-11:30 早上好11:30-14:30 中午好 14:30-18:00下午好 6）关注客人物品，如物品较多，则主动询问是否需要帮助（如拾到物品须两名人员在场方能打开，提示客人注意贵重物品）； 7）在满座位的情况下，须先向客人致歉，在请其到沙盘区进行观摩稍作等 待； 阶段工作及服务流程 班中工作程序工作 要求 注意 事项 饮料（糕点服务） 1）在所有饮料（糕点）服务中必须使用 托盘； 2）所有饮料服务均已“对不起，打扰一 下，请问您需要什么饮品”为起始； 3）服务方向：从客人的右面服务； 4）当客人的饮料杯中只剩三分之一时， 必须询问客人是否需要再添一杯，在二 次服务中特别注意瓶口绝对不可以与 客人使用的杯子接触； 5）在客人再次需要饮料时必须更换杯 子； 下班程 序1）检查使用的工具及销售案场物资情况，异常情况及时记录并报告上级领导； 2）填写物资领用申请表并整理客户意见；3）参加班后总结会； 4）积极配合销售人员的接待工作，如果下班时间已经到，必须待客人离开后下班； 活性污泥法工艺的原理 一、活性污泥的形态、组成与性能指标 1.活性污泥法工艺 活性污泥法工艺是一种应用最广泛的废水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二次沉淀池、曝气系统以及污泥回流系统等组成（图2-5-1)。废水经初次沉淀池后与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触。废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为生物细胞，并氧化成为最终产物(主要是CO2)。非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用。废水由此得到净化。净化后废水与活性污泥在二次沉淀池内进行分离，上层出水排放；分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余为剩余污泥，由系统排出。 2.活性污泥的形态和组成 活性污泥通常为黄褐色（有时呈铁红色）絮绒状颗粒，也称为“菌胶团”或“生物絮凝体”，其直径一般为0.02~2mm；含水率一般为99.2%~99.8%，密度因含水率不同而异，一般为1.002~1.006g/m3；活性污泥具有较大的比表面积，一般为20~100cm2/mL。 活性污泥由有机物及无机物两部分组成，组成比例因污泥性质的不同而异。例如，城市污水处理系统中的活性污泥，其有机成分占75%~85%，无机成分仅占15%~25%。活性污泥中有机成分主要由生长在活性污泥中的微生物组成，这些微生物群体构成了一个相对稳定的生态系统和食物链（如图2-5-2所示），其中以各种细菌及原生动物为主，也存在着真菌、放线菌、酵母菌以及轮虫等后生动物。在活性污泥上还吸附着被处理的废水中所含有的有机和无机固体物质，在有机固体物质中包括某些惰性的难以被细菌降解的物质。 膜生物反应器原理结构 时间：2007年12月14日 膜生物反应器 (Membrane Bioreactor，简称MBR)是将生物降解作用与膜的高效分离技术结合而成的一种新型高效的污水处理与回用工艺。它利 用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT） 可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此，膜生物 反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。下面是作用原理 基本图例 1.前言 随着全球范围经济的快速发展和人口的膨胀，水资源短缺已成为全球人类共同面临的严峻挑战。为解决困扰人类发展的水资源短缺问题，开发新的可利用水源是世界各国普遍关注的课题。世界上不少缺水国家把污水再生利用作为解决水资源短缺的重要战略之一。这不仅可以消除污水对水环境的污染，而且可以减少新鲜水的使用，缓解需水和供水之间的矛盾，给工农业生产的发展提供新的水源，取得显著的环境、经济和社会效益。开展新型高效污水处理与回用技术的研究对于推进污水资源化的进程具有十分重要的意义。 膜-生物反应器是近年新开发的污水处理与回用技术。该技术由于具有诸多传统污水处理工艺所无法比拟的优点，在世界范围受到普遍关注。本文将对近年来膜-生物反应器污水处理与回用技术的研究与应用进行介绍。 2.膜-生物反应器的技术原理与特点 在膜-生物反应器中，由于用膜组件代替传统活性污泥工艺中的二沉池，可以进行高效的固液分离，克服了传统活性污泥工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足，从而具有下列优点[1]： (1)能高效地进行固液分离，出水水质良好且稳定，可以直接回用； (2)由于膜的高效截留作用，可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定； (3)生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积省；...... MBR膜生物反应器 2003-06-17 技术概况 ·由于采用了先进的膜生物反应器技术，使系统出水水质在各个方面均优于传统的污水处理设备，出水水质在感官上已接近于自来水的情况，可以作为中水回用。 ·由于膜的高效分离作用，不必设立沉淀、过滤等固液分离设备，不需反冲洗，且出水悬浮物浓度远低于传统固液分离设备，使整个系统流程简单，易于集成，系统占地大为缩小。·生物膜反应器可以滤除细菌、病毒等有害物质，不需设消毒设备，不需加药，不需控制余氯，使管理和操作更为方便，并可节省加药消毒所带来的长期运行费用。 ·生物膜反应器内生物污泥在运行中可以达到动态平衡，不需污泥回流和排放剩余污泥。·整个系统自动化程度高，运行管理简单方便。 ·采用先进的日本进口中空纤维膜，膜使用寿命长，单位体积膜面积高，膜具有自修复能力，从而减少了设备维护工作。 ·通过独特的运行方式，使膜表面不易堵塞，洗膜间隔时间长，且洗膜方式简单易行。·独特的膜组件运行方式使水处理所需能耗很低。 技术原理 MBR膜生物反应器技术将超滤膜与生物反应器有机地结合起来，克服了传统污水处理工艺的流程冗长、占地面积大、操作管理复杂等缺点，稳定可靠，出水水质优于一般中水水质标准。 适用范围中水回用 应用实例清华中水 北京汇联食品废水处理工程 膜生物反应器（MBR）是一种由膜过滤取代传统生化处理技术中二次沉淀池和砂滤池的水处理技术。与传统的污水处理生物处理技术相比，MBR具有以下主要特点：＾出水水质好； 由于膜的高效截留，出水中悬浮固体的浓度基本为零；对游离菌体和一些难降解的大分子颗粒状物质巨头截留作用，生物反应器内生物相丰富，如，世代时间较长的 排水工程课后资料参考 1.曝气生物滤池与生物接触氧化池的区别？ ①生物接触氧化xx曝气生物滤池简单。 ②生物接触氧化没有反冲洗，但是一般都设置从沉淀池回流污泥的设备。 ③曝气生物滤池截留污泥的效果要好，时间长了可能会堵塞填料缝隙；而生物接触氧化池一般采用尼龙填料缝隙比较大，在调试初期截留污泥的能力不强，后期生物膜成熟，进行新老更替。 ④曝气生物滤池所需要的气水比一般10-6：1；而生物接触氧化池所需气水比在20-30：1以上。 ⑤曝气生物滤池一般用在生活污水或者工业废水深度处理上，生物滤池可以COD降到30-50以下；生物接触氧化的填料是固定的，经常用于二级生化系统，出水COD能降到80-100左右水平。 2.污水好氧处理和厌氧处理的优缺点比较？ 1）好氧的优点： ①好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短。 ②处理构筑物容积较小。 ③处理过程中散发的臭气较少。 好氧的缺点： 即为以下厌氧的优点的对立面。 2）厌氧的优点： ①应用范围广；②能源需求少故运行费用低，且能产生大量能源 （CH4）；③剩余污泥量少，易处理；④对营养物的需求量小；⑤厌氧菌种便于二次启动；⑥耐冲击负荷能力强；⑦规模灵活。 厌氧的缺点： ①处理效果不彻底②反应条件较为苛刻，难以控制③启动时间长④N、P 去除率低⑤管理较为复杂 3.活性污泥法与生物膜法的比较？ 活性污泥法优点。①效率高，效果好；②适用范围广；③方法成熟活性污泥法缺点： ①采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象；②污水进行脱氮除磷处理工艺需要将多个厌氧和好氧反应池串联，形成多级反应池，这势必要增加基建投资的费用及能耗，并且使运行管理较为复杂。③活性污泥法产生大量的剩余污泥，需要进行污泥无害化处理，增加了投资。 生物膜法优点： ①生物膜对污水水质、水量的变化有较强的适应性，管理方便，不会发生污泥膨胀。②微生物世代时间较长，且生物相对更为丰富、稳定，产生的剩余污泥少。③能够处理低浓度的污水。 生物膜法缺点： ①生物膜载体增加了系统的投资；②在处理城市污水时处理效率比活性污泥法低；③附着于固体表面的微生物量较难控制，操作伸缩性差。 4.两级厌氧消化与两相厌氧消化的比较？ 两级厌氧消化： 是根据消化过程沼气产生的规律进行设计，目的是节省污泥加温与搅拌所需的能量。 两相厌氧消化： 是根据消化机理进行设计，目的是使各相消化池具有更适合于消化过程三个阶段各自的菌种群生长繁殖的环境。1.造纸废水处理流程？环境微生物作业,硝化,反硝化细菌
活性污泥法和生物膜法的优缺点及其他
活性污泥法工艺的原理
膜生物反应器原理结构
活性污泥法与生物膜法的区别
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