乙酸盐能更好的促使发酵液中的磷富集在好氧颗粒污泥中
发布人：admin
浏览次数：1115
发布时间：2017-09-12
厌氧消化被认为是一种最重要、有效稳定的处理和回收污染的活性污泥，牲畜粪以及其他有机废水和固体废物的方法。有机物质可以通过厌氧消化过程被最大程度的转化成沼气，但是，剩余在沼渣沼液或发酵液中的矿物质和其他的中间产物比如挥发性脂肪酸却很难得到妥善处理。如果这些发酵液中剩余的矿物质和中间产物不能得到恰当的处理，就会对环境造成污染。
传统处理发酵液的方法是直接将其作为液体肥料或者对其进行固液分离后然后制成肥料。但是这种处理方法有时会产生一些问题，比如土地可用性、长途运输和成本效益等。这些问题产生的主要原因是因为在发酵液中含有高浓度的氮和磷。硫酸铵镁沉淀可以同时修复碱性发酵液中的污染的活性污泥中 NH4+-N 和磷。沉淀过后，发酵液可以作为额外碳源来提高污水中的氮和磷的去除能力。但是由于发酵液复杂的性质，这个过程很难达到一个稳定的修复。所以还需要更进一步的研究来解决这个问题。
近年来，好氧颗粒污泥被认为是一种最有效的污水处理技术。目前由于其高效，低操作成本的优点，好氧颗粒污泥已经被广泛的在国内工业废水处理厂中应用。但是，在处理发酵液中，好氧颗粒污泥的应用还很少。
先前研究报道，好氧颗粒污泥能有效的富集污水中的磷，从而达到氮和磷的去除效果。但是，也有报道称，通过化学或者生物方法得到的磷，很难满足农业使用的要求。研究发现，富含磷的活性颗粒污泥中的可被利用的磷的含量达 93%-95%。如果这一技术可行，那么可以极大的缓解环境的压力。但是到目前为止，这样的研究也还很少。
乙酸盐和丙酸盐是两种主要的挥发性脂肪酸的产物，这些挥发性脂肪酸占总的挥发性脂肪酸的 60%-80%。研究发现，调节优化厌氧消化的条件可以达到发酵液中含有大量的以乙酸盐和丙酸盐为主的挥发性脂肪酸。
另外，如何达到对以乙酸盐或者丙酸盐为主的发酵液的多功能利用，是近年来研究厌氧消化的热点内容。最近研究表明，这两种挥发性脂肪酸对具有磷酸积累功能的生物有不同的影响，这些具有磷酸积累功能的生物主要负责污水中磷的吸收和积累。然而，关于这两种主要类型的挥发性脂肪酸对磷富集活性颗粒污泥的磷的生物利用率的影响的报道很少。
因此，本文作者通过 6 个月程序化间歇反应器的运作来培养磷富集活性颗粒污泥，进而用培养好的活性颗粒污泥来处理合成去除氨后的发酵液。除了葡萄糖外，两种主要类型的挥发性脂肪酸（乙酸盐和丙酸盐）作为额外的碳源加入到发酵液中。最终来计算和对比不同处理的活性颗粒污泥中的磷的种类及可利用率。此外，还分析了不同处理的活性颗粒污泥中的微生物多样性，来进一步分析活性颗粒污泥的造粒过程。该研究中微生物多样性检测由上海伯豪生物技术有限公司提供。
研究思路
研究结果
1、通过检测活性颗粒污泥的颗粒大小和稳定度发现，在两组中，在反应器运行 15 天时，颗粒开始形成，并且随着运行时间的增加而增大。在 0-60 天，两组颗粒大小的增加趋势相差不大。60 天后，Rp 组的颗粒大小相对于 Ra 组要小。并且 Rp 组的颗粒的稳定性要差一些。
Fig 1
2、Fig 2a 显示，乙酸盐较丙酸盐更容易被吸收，随着时间的增加，两组的 MLSS 和 MLVSS 浓度也在不断的增加。到了第 90 天，两组的生物量都有所下降，然后趋于平衡。Rp 组，Ra 组的 MLVSS/MLSS 比值较低，显示 Ra 组中的矿物质沉淀较多。Fig 2b 显示，从 15 天到 90 天，Ra 组的磷去除能力较 Rp 组要显著增高，但是从第 90 天后，该趋势逐渐变小。Fig 2c 显示 Ra 组中总磷的含量较 Rp 组显著提高。
Fig 2
3、Fig 3 显示，与 seed 组相比，Ra 组的生物可利用磷的含量是 seed 组的两倍，而 Rp 组的生物了利用磷的含量则随着时间的增加而降低。
Fig 3
4、Fig 4 显示，与 Rp 组相比，Ra 组含有相对较多的 Bacteroidetes (34%) 和 b-proteobacteria(16.3%)，这可能是导致 Ra 组具有较高的有机质去除能力，和磷富集能力的原因。Rp 组则含有较多的聚糖菌。
Fig 4
研究结论
相对于丙酸盐，乙酸盐可以促进好氧颗粒污泥来富集磷。此外，Ra 组中生物可利用磷的含量较是 seed 组的两倍，而 Rp 组的生物可利用磷的含量较 seed 组则在减少。Rp 组含有较多的聚糖微生物。而这些聚糖菌会影响磷的去除效果。
原文出处：Cai W, Huang W, Li H, Sun B, Xiao H, Zhang Z, Lei Z. Acetate favors more phosphorus accumulation into aerobic granular
sludge than propionate during the treatment of synthetic fermentation
liquor. Bioresour Technol. 2016,214:596-603.
（本文装载：丁香通）
