曝氣生物濾池處理城市污水的效能與微生物特性研究.pdf

1、水體污染是我國面臨的重要環(huán)境問題，而城市污水是我國水體的重要污染源，生物處理是解決城市污水問題最有效的方法。曝氣生物濾池（BAF）作為第三代生物膜法的代表工藝之一，在城市污水二級處理中有良好的應(yīng)用前景。微生物是生物處理系統(tǒng)中污染物去除的主要功能生物，深入研究其微生物群落結(jié)構(gòu)與功能，對認(rèn)識處理系統(tǒng)的本質(zhì)、提高處理效率以及控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要意義?；谂囵B(yǎng)和分離純化的傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)無法滿足對環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)研究的要求，本研究以青島麥島污

2、水處理廠BAF為研究對象，綜合使用多種分子生物學(xué)手段，包括核酸提取、分子克隆文庫構(gòu)建、16S rDNA序列同源性分析、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）、變性梯度凝膠電泳（DGGE）和熒光定量PCR技術(shù)，分析BAF系統(tǒng)中的微生物特性，研究了影響B(tài)AF群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素，初步探索了微生物群落結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)處理效能的關(guān)系。
　　青島市麥島污水處理廠采用曝氣生物濾池處理城市污水，對主要污染物COD、NH3-N、TP和SS的年平均去除率分別為89.1

3、％、75.3%、83.4%和93.0%，處理效能穩(wěn)定，出水水質(zhì)能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，顯示了該工藝具有良好的污水處理能力。對Biostyr曝氣生物濾池處理城市污水的關(guān)鍵影響因素的研究結(jié)果表明，當(dāng)濾池進水COD和NH3-N質(zhì)量濃度分別為60-260mg/L和22-65 mg/L時，最佳運行參數(shù)是：水力負(fù)荷2.5-3.3 m3/m2.h；COD容積負(fù)荷小于3.3 kg/m3.d；

4、氨氮負(fù)荷小于0.6 kg/m3.d；氣水比5:1；溫度15-28℃，反沖洗時間21-24h。建立了曝氣生物濾池
　　微生物種群分布表明，沿程優(yōu)勢微生物依次分別為異養(yǎng)菌和硝化菌，微生物組成和活性的不同導(dǎo)致BAF各段對不同污染物的去除能力不同，BAF降解COD的最佳填料層高度為0-150cm，硝化 NH3-N的最佳填料層高度為100-350cm，0-100cm段的填料層對SS的去除率貢獻最大。
　　曝氣生物濾池生物膜的細(xì)菌多樣性

5、結(jié)果表明BAF生物膜中細(xì)菌多樣性十分豐富，按照優(yōu)勢類群依次β-proteobacterium類群（占38.6%），γ-proteobacterium類群（占18.2%），Bacteroidetes類群（占13.6%），α-proteobacterium類群（占9.1%），δ-proteobacterium類群、Nitrospirae類群（各占4.5%）和 Firmicutes類群（占2.3%）。BAF中主要的有機物去除功能菌是食酸假單胞

6、菌、球衣菌、黃單胞菌和黃桿菌；亞硝化細(xì)菌為亞硝化單胞菌，硝化細(xì)菌為硝化螺菌；主要的反硝化細(xì)菌為生絲微菌和叢毛單胞菌。
　　對氣水比、溫度和反沖洗對BAF群落結(jié)構(gòu)的影響分析結(jié)果表明，BAF具有良好的生態(tài)穩(wěn)定性，在氣水比為5:1生境下濾池內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定，生物膜結(jié)構(gòu)合理，出水水質(zhì)最佳；低溫（T＜15℃）會影響到BAF菌群多樣性，使濾池內(nèi)優(yōu)勢菌群變得單一，但是這種單一的優(yōu)勢菌群能夠維持BAF的穩(wěn)定運行；聚類分析表明反沖洗作為影響因子極大地影響

7、著BAF的群落結(jié)構(gòu)，因此，控制好濾池的反沖洗強度和頻率是BAF高效運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
　　除趨勢典范對應(yīng)分析(DCCA)結(jié)果表明，氣水比、反沖洗和水溫是影響B(tài)AF群落結(jié)構(gòu)的主要的環(huán)境因子，COD去除率、氨氮去除率、總磷去除率和硝態(tài)氮濃度對BAF內(nèi)物種的影響顯著（P<0.001），其中COD去除率與群落結(jié)構(gòu)的相關(guān)性較大，為-0.7947（P<0.001），而亞硝態(tài)氮濃度與排序軸沒有達(dá)到統(tǒng)計學(xué)上的相關(guān)性，與BAF中微生物群落結(jié)構(gòu)演替沒有