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微生物相分析包括生物膜量、胞外多聚物、生物膜表面结构及生物膜微生物群落结构。其中,生物膜量用质量法分析(采用碱液溶解与超声脱落填料表面生物膜);生物膜胞外多聚物(EPS)经热提取后于4℃、20000r/min离心20min,取上清液进行测定,其中多聚糖(PS)采用苯酚—硫酸比色法测定,总蛋白(PN)以牛血清蛋白为标准物采用改良Lowry法测定;生物膜表面结构采用显微镜和环境扫描电镜观察。
生物膜微生物群落结构采用PCR-DGGE进行分析,具体操作方法课题组已有过报道,PCR引物为GC-P357f和P518r,DGGE指纹图谱采用Bio-RadQuantityOne4.6一维分析软件进行相似性矩阵、聚类分析以及多样性指数计算,并利用SPSS统计软件进行主成分分析。
2、结果与讨论
2.1MBBR工艺的除污特性
驯化期间反应器进水TOC为82.61~87.20mg/L,均值为(85.12±1.49)mg/L,各组生物膜反应器对TOC的去除率均保持在70%以上。在稳定期反应器R1、R2、R3和R4对TOC的平均去除率分别为(92.56±5.66)%、(79.17±9.92)%、(77.49±10.11)%、(87.70±11.72)%,出水浓度分别为(6.43±3.94)、(17.25±6.80)、(19.42±7.56)、(10.25±8.45)mg/L。由此表明,接种污泥异养菌活性高,增长速率快,能快速适应不同盐度环境而富集成为优势菌。
不同盐度下MBBR工艺启动过程中对NO-2-N的去除性能如图1所示。
图1对NO2--N去除性能的变化
与有机物去除特性不同,工况Ⅰ下各反应器去除NO2--N的性能随时间变化明显。前期研究结果显示,生物膜反应器启动成功往往以硝化性能达到稳定作为标准。进水NO2--N平均为(57.91±5.27)mg/L。由图1可知,反应器R1、R2和R3在生物膜形成阶段具有相似变化趋势,可分为缓滞期、对数增长期和稳定期。各反应器在缓滞期时对NO2--N的去除率均低于30%,R1经过11d由缓滞期进入对数增长期,而反应器R2和R3分别推迟8d和10d进入对数增长期。随着反应器运行至31d,R1和R2对NO2--N的去除率均达到99.9%以上并最终获得稳定,NO2--N基本被完全去除,出水浓度<0.1mg/L,至此认为这两组反应器均已挂膜成功;而此时R3对NO2--N的去除率仅约为40%,约10d后逐渐增至99.9%以上。相比较而言,在工况Ⅰ下R4对NO2--N的去除性能一直未有明显波动,平均去除率低至(15.25±11.14)%。
由上述试验现象可知,当盐度为零时,生物膜从缓滞期进入对数增长期用时最少,且对数增长期最短。而在其他盐度下,生物膜驯化用时逐渐增长,至盐度达到40g/L时,生物膜完全被抑制。由此表明,以污水厂污泥为接种源,随着盐度的提升,硝化生物膜驯化时间逐渐延长,盐度对硝化菌(NOB)的抑制明显,直接采用不小于40g/L的盐度环境启动硝化膜工艺较为困难。
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