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由于北方地区的四季温度变化较大,温差明显,温度的变化影响着生物除磷污水处理厂对磷酸盐的处理效果。在四季交替的过程中,污水的温度变化较大,这直接作用于污水中起具有除磷能力的功能微生物。因此,研究温度对生物除磷反应器处理效果的影响非常重要。前人对生物除磷系统中温度的研究数量较少,而且都考察恒温对反应器处理效果的影响,对于温度变化对反应器处理效果和功能微生物种群的影响的研究较少。 为了考察温度对污水生物除磷反应器处理效果的影响,并考察温度变化对功能微生物的定向富集作用,本课题运行了3个生物除磷SBR反应器(3个反应器的初始温度分别为:8℃、15℃和25℃),SBR8和SBR15平行进行温度变化(由初始温度提高到25℃,保持8天,第9天时温度降低到初始温度),而SBR25保持恒温25℃作为对比反应器。跟踪考察了温度变化过程中反应器的处理效果与功能微生物的群落形态与数量变化,并通过温度变化在反应器中富集生物除磷功能微生物。结合作者发明的厌氧-好氧两相转化法分菌方法与分菌培养基,从两个变温反应器中分离出纯菌株,并考察温度变化对功能微生物的定向富集作用。 实验研究了温度变化对反应器处理效果的影响。结果显示,温度变化对初始温度分别为8℃和15℃的生物除磷SBR反应器的COD去除效果影响较小。经过温度变化之后,SBR8和SBR15的磷酸盐去除效果都有提高。但SBR8(初始温度8℃)的磷酸盐去除效果不稳定;而SBR15(初始温度15℃)的磷酸盐去除效果的提高率高且运行稳定。温度变化对两个反应器的动力学参数有较大提高。温度变化之后,SBR8和SBR15的厌氧乙酸吸收速率、厌氧磷酸释放速率和好氧磷酸吸收速率都较温度变化之前提高了。 由于应用他人经验进行荧光原位杂交无法得到结果,因此实验中针对生物除磷反应器中活性污泥的特性,优化了三色荧光原位杂交的实验器材与实验条件。经过优化后的三色荧光原位杂交结果良好。 温度变化对反应器中污泥中功能微生物的含量与比例影响不同。在长期高温条件下,聚磷菌增殖速度较低;而在温度较低的情况下(不大于15℃),聚磷菌的增殖速度大于另外两种聚糖菌。聚磷菌受温度影响较大,温差大于15℃的温度突增和骤降都会降低聚磷菌在污泥中的比重。Alphaproteobacteria聚糖菌在低温与高温条件下竞争力比较低,它的适宜生存温度范围在15℃左右。Gammaproteobacteria聚糖菌的适宜生存温度比较宽。实验中发现了聚磷菌在温度突变中出现了四聚体形态。这些四聚体形态在温度升高时出现,并在温度降低时逐渐消失。这可能是聚磷菌新陈代谢的变化导致的。 实验发明了厌氧-好氧两相转化法来筛选聚磷菌和检测纯菌株。从SBR8和SBR15中筛选出33株纯菌株。其中,高效除磷菌有13株,占筛菌总数的39.4%,比例比较高。且菌株的除磷能力较高,每细胞吸磷量均大于4.0×10-11mgPcell-1,最大磷酸盐吸收速率最高达到14.05×10-11mgPcell-1h-1。厌氧-好氧两相转化法筛菌针对性强、杂菌少、高效除磷菌多、除磷能力高,但是筛得的菌株种类较少,因此,仍需要继续改进提高。 在筛选出来的13株高效除磷菌株中,有11株高效菌株来自SBR15,所以在SBR15(初始温度15℃)中更容易富集到具有高效除磷能力的功能微生物。其中Pseudomonas sp.除磷能力强,数量多。经过驯化之后,Acinetobacter sp.虽然除磷能力较低,但也可以吸收磷酸盐。实验中还发现了有除磷能力的Delftia sp.、Stenotrophomonas sp.和Brevibacillus sp.等菌株。