趙佳佳　余海霞　何　平　董翠維

（杭州市環(huán)境監(jiān)測中心站浙江杭州310007）

磷酸鹽生物強(qiáng)化MBR工藝對微生物特性的影響

趙佳佳余海霞何平董翠維

（杭州市環(huán)境監(jiān)測中心站浙江杭州310007）

微生物生長離不開合成代謝的物質(zhì)，例如有機(jī)碳、無機(jī)碳、氧氣、氮、磷和微量元素。試驗(yàn)中膜生物反應(yīng)器進(jìn)水水質(zhì)較好，有機(jī)物及氨氮含量較低，這對于反應(yīng)器中微生物的生長較為不利，使得飲用水處理中的MBR生物量明顯少于污水處理工藝，因而微生物作用效果相對較差，出水水質(zhì)不理想。為提高M(jìn)BR工藝的處理效率，對該工藝中的微生物進(jìn)行必要的強(qiáng)化是提高工藝處理效果的有效的方法之一。

磷酸鹽生物強(qiáng)化；MBR；微生物特性；EPS；SMP

1　引言

管網(wǎng)中常常投加一定濃度的磷酸鹽來抑制管壁腐蝕，然而帶來的不利后果是細(xì)菌加快繁殖生長，但也由此看出，磷元素有助于微生物的生長。日本和芬蘭有研究指出，供水管網(wǎng)中對微生物起到抑制作用的是磷而不是有機(jī)碳[1]。細(xì)胞需要吸收磷酸鹽來生長、運(yùn)動以及進(jìn)行正常的日?；顒印．?dāng)缺乏磷時，微生物可以以其他元素替代，但是這僅僅在某一特定情況下才會發(fā)生。環(huán)境中的磷元素通常分為有機(jī)磷和無機(jī)磷，在水中常常以磷酸鹽作為研究對象[1]。

磷是微生物生長必不可少的元素。試驗(yàn)原水中磷酸鹽濃度小于0.1 mg L-1，微生物生長受到抑制[1]，勢必會抑制MBR反應(yīng)器中微生物的生長，影響生物活性和多樣性。為了改善現(xiàn)有MBR中微生物的不良生長狀況，試驗(yàn)中采用直接向反應(yīng)柱中投加磷酸鹽的方式來提高反應(yīng)器中磷的濃度，促進(jìn)微生物生長，強(qiáng)化其對微污染原水中污染物質(zhì)的代謝。

2　EPS和SMP的變化

胞外聚合物（EPS）和溶解性微生物產(chǎn)物（SMP）是表征膜生物反應(yīng)器中污泥特性的重要指標(biāo)。EPS是微生物在一定條件下所分泌出的一些高分子聚合物，以含水凝結(jié)狀態(tài)與微生物粘結(jié)在一起。而SMP則被認(rèn)為是水中溶解性TOC的主要成分，主要來自于微生物基質(zhì)的分解過程和內(nèi)源呼吸過程。EPS和SMP的主要組成均為多糖和蛋白質(zhì)。

試驗(yàn)中采用投加磷酸鹽營養(yǎng)液來強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器中微生物對有機(jī)物的利用?；钚晕勰嘀蠩PS和SMP在一定程度上與微生物活性及其生長代謝相關(guān)。當(dāng)微生物長期處于貧營養(yǎng)狀態(tài)時，微生物的內(nèi)源呼吸加劇，導(dǎo)致大量死亡，對反應(yīng)器中EPS、SMP和活性污泥微生物自身均會有很大影響。從蛋白質(zhì)的角度研究分析，EPS中的蛋白質(zhì)組分屬于胞外酶，水中營養(yǎng)物質(zhì)的生化降解將會產(chǎn)生高濃度的胞外酶，當(dāng)原水中營養(yǎng)物質(zhì)不足時，活性污泥中的微生物進(jìn)行內(nèi)源呼吸。

圖1　不同強(qiáng)化階段反應(yīng)器中污泥EPS熒光光譜

試驗(yàn)中采用熒光光譜分析提取出的EPS和SMP，直觀的對比了磷酸鹽強(qiáng)化前后不同組分濃度的變化，進(jìn)而分析磷酸鹽對微生物活性的作用。

裝置穩(wěn)定運(yùn)行的不同階段中，EPS的熒光光譜情況見圖1。由圖可知，磷酸鹽投加情況下，EPS呈下降趨勢。說明在磷酸鹽強(qiáng)化過程中，微生物細(xì)胞活性增大，代謝旺盛，底物消耗加快，當(dāng)微生物處于貧營養(yǎng)狀態(tài)時，對代謝產(chǎn)物有了一定的降解能力，因而EPS中能生物降解的多糖和蛋白質(zhì)被微生物作為碳源所利用。

圖2為不同強(qiáng)化階段反應(yīng)器中污泥SMP熒光光譜圖。從圖中可以看出，投加磷酸鹽后，反應(yīng)器中SMP呈上升趨勢，可能是少量細(xì)胞自溶[2]。

圖2　不同強(qiáng)化階段反應(yīng)器中污泥SMP熒光光譜

3　結(jié)語

微生物強(qiáng)化后，活性污泥的EPS降低，SMP略有升高，EPS中可生物利用組分進(jìn)一步被去除。由于貧營養(yǎng)狀態(tài)，雖然微生物降解有機(jī)物能力有所提高，但有限的營養(yǎng)物質(zhì)不能滿足微生物活性提高所需的營養(yǎng)物質(zhì)濃度，使得部分微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸階段，比耗氧速率有所降低。

[1]常海慶,梁恒,高偉.膜生物反應(yīng)器與預(yù)處理聯(lián)用凈化微污染引黃水庫水.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2012,Vol.44(12):25-31.

[2]黃興,孫寶盛,孫井梅,et al.,貧營養(yǎng)條件下EPS、SMP和微生物多樣性的研究.環(huán)境科學(xué),2009,Vol.30(5):1465-1474.

趙佳佳（1984—），女，溫州蒼南人，本科，工程師，主要研究方向：環(huán)境監(jiān)測與管理。