乙酸鹽能更好的促使發(fā)酵液中的磷富集在好氧顆粒污泥中
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發(fā)布時(shí)間：2017-09-12
厭氧消化被認為是一種最重要、有效穩定的處理和回收污染的活性污泥，牲畜糞以及其他有機廢水和固體廢物的方法。有機物質(zhì)可以通過(guò)厭氧消化過(guò)程被最大程度的轉化成沼氣，但是，剩余在沼渣沼液或發(fā)酵液中的礦物質(zhì)和其他的中間產(chǎn)物比如揮發(fā)性脂肪酸卻很難得到妥善處理。如果這些發(fā)酵液中剩余的礦物質(zhì)和中間產(chǎn)物不能得到恰當的處理，就會(huì )對環(huán)境造成污染。
傳統處理發(fā)酵液的方法是直接將其作為液體肥料或者對其進(jìn)行固液分離后然后制成肥料。但是這種處理方法有時(shí)會(huì )產(chǎn)生一些問(wèn)題，比如土地可用性、長(cháng)途運輸和成本效益等。這些問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因是因為在發(fā)酵液中含有高濃度的氮和磷。硫酸銨鎂沉淀可以同時(shí)修復堿性發(fā)酵液中的污染的活性污泥中 NH4+-N 和磷。沉淀過(guò)后，發(fā)酵液可以作為額外碳源來(lái)提高污水中的氮和磷的去除能力。但是由于發(fā)酵液復雜的性質(zhì)，這個(gè)過(guò)程很難達到一個(gè)穩定的修復。所以還需要更進(jìn)一步的研究來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
近年來(lái)，好氧顆粒污泥被認為是一種最有效的污水處理技術(shù)。目前由于其高效，低操作成本的優(yōu)點(diǎn)，好氧顆粒污泥已經(jīng)被廣泛的在國內工業(yè)廢水處理廠(chǎng)中應用。但是，在處理發(fā)酵液中，好氧顆粒污泥的應用還很少。
先前研究報道，好氧顆粒污泥能有效的富集污水中的磷，從而達到氮和磷的去除效果。但是，也有報道稱(chēng)，通過(guò)化學(xué)或者生物方法得到的磷，很難滿(mǎn)足農業(yè)使用的要求。研究發(fā)現，富含磷的活性顆粒污泥中的可被利用的磷的含量達 93%-95%。如果這一技術(shù)可行，那么可以極大的緩解環(huán)境的壓力。但是到目前為止，這樣的研究也還很少。
乙酸鹽和丙酸鹽是兩種主要的揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)物，這些揮發(fā)性脂肪酸占總的揮發(fā)性脂肪酸的 60%-80%。研究發(fā)現，調節優(yōu)化厭氧消化的條件可以達到發(fā)酵液中含有大量的以乙酸鹽和丙酸鹽為主的揮發(fā)性脂肪酸。
另外，如何達到對以乙酸鹽或者丙酸鹽為主的發(fā)酵液的多功能利用，是近年來(lái)研究厭氧消化的熱點(diǎn)內容。最近研究表明，這兩種揮發(fā)性脂肪酸對具有磷酸積累功能的生物有不同的影響，這些具有磷酸積累功能的生物主要負責污水中磷的吸收和積累。然而，關(guān)于這兩種主要類(lèi)型的揮發(fā)性脂肪酸對磷富集活性顆粒污泥的磷的生物利用率的影響的報道很少。
因此，本文作者通過(guò) 6 個(gè)月程序化間歇反應器的運作來(lái)培養磷富集活性顆粒污泥，進(jìn)而用培養好的活性顆粒污泥來(lái)處理合成去除氨后的發(fā)酵液。除了葡萄糖外，兩種主要類(lèi)型的揮發(fā)性脂肪酸（乙酸鹽和丙酸鹽）作為額外的碳源加入到發(fā)酵液中。最終來(lái)計算和對比不同處理的活性顆粒污泥中的磷的種類(lèi)及可利用率。此外，還分析了不同處理的活性顆粒污泥中的微生物多樣性，來(lái)進(jìn)一步分析活性顆粒污泥的造粒過(guò)程。該研究中微生物多樣性檢測由上海伯豪生物技術(shù)有限公司提供。
研究思路
研究結果
1、通過(guò)檢測活性顆粒污泥的顆粒大小和穩定度發(fā)現，在兩組中，在反應器運行 15 天時(shí)，顆粒開(kāi)始形成，并且隨著(zhù)運行時(shí)間的增加而增大。在 0-60 天，兩組顆粒大小的增加趨勢相差不大。60 天后，Rp 組的顆粒大小相對于 Ra 組要小。并且 Rp 組的顆粒的穩定性要差一些。
Fig 1
2、Fig 2a 顯示，乙酸鹽較丙酸鹽更容易被吸收，隨著(zhù)時(shí)間的增加，兩組的 MLSS 和 MLVSS 濃度也在不斷的增加。到了第 90 天，兩組的生物量都有所下降，然后趨于平衡。Rp 組，Ra 組的 MLVSS/MLSS 比值較低，顯示 Ra 組中的礦物質(zhì)沉淀較多。Fig 2b 顯示，從 15 天到 90 天，Ra 組的磷去除能力較 Rp 組要顯著(zhù)增高，但是從第 90 天后，該趨勢逐漸變小。Fig 2c 顯示 Ra 組中總磷的含量較 Rp 組顯著(zhù)提高。
Fig 2
3、Fig 3 顯示，與 seed 組相比，Ra 組的生物可利用磷的含量是 seed 組的兩倍，而 Rp 組的生物了利用磷的含量則隨著(zhù)時(shí)間的增加而降低。
Fig 3
4、Fig 4 顯示，與 Rp 組相比，Ra 組含有相對較多的 Bacteroidetes (34%) 和 b-proteobacteria(16.3%)，這可能是導致 Ra 組具有較高的有機質(zhì)去除能力，和磷富集能力的原因。Rp 組則含有較多的聚糖菌。
Fig 4
研究結論
相對于丙酸鹽，乙酸鹽可以促進(jìn)好氧顆粒污泥來(lái)富集磷。此外，Ra 組中生物可利用磷的含量較是 seed 組的兩倍，而 Rp 組的生物可利用磷的含量較 seed 組則在減少。Rp 組含有較多的聚糖微生物。而這些聚糖菌會(huì )影響磷的去除效果。
原文出處：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.
（本文裝載：丁香通）
