增强生物除磷系统的研究进展及发展趋势_精品文档.ppt

1、增强生物除磷系统的研究进展及发展趋势增强生物除磷系统的研究进展及发展趋势 陈银广陈银广陈银广陈银广污染控制与资源化研究国家重点实验室污染控制与资源化研究国家重点实验室污染控制与资源化研究国家重点实验室污染控制与资源化研究国家重点实验室同济大学同济大学同济大学同济大学1主要内容主要内容增强生物除磷增强生物除磷增强生物除磷增强生物除磷(EBPR)(EBPR)的特征的特征的特征的特征EBPREBPR系统中的微生物研究系统中的微生物研究系统中的微生物研究系统中的微生物研究 EBPREBPR微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化

2、学和化学计量学EBPREBPR系统中聚磷菌系统中聚磷菌系统中聚磷菌系统中聚磷菌(PAO)(PAO)和聚糖菌和聚糖菌和聚糖菌和聚糖菌(GAO)(GAO)的代谢特征的代谢特征的代谢特征的代谢特征两种两种两种两种调节调节调节调节EBPREBPR系统中系统中系统中系统中PAOPAO和和和和GAOGAO方法的介绍方法的介绍方法的介绍方法的介绍 碳源优化碳源优化碳源优化碳源优化 pHpH控制控制控制控制EBPREBPR研究的发展趋势研究的发展趋势研究的发展趋势研究的发展趋势 资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为EBPREBPR的优质碳源的优质碳源

3、的优质碳源的优质碳源 降低能耗降低能耗降低能耗降低能耗 2内内 容容 (1)增强生物除磷增强生物除磷增强生物除磷增强生物除磷(EBPR)(EBPR)的特征的特征的特征的特征EBPREBPR系统中的微生物研究系统中的微生物研究系统中的微生物研究系统中的微生物研究 EBPREBPR微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化学和化学计量学EBPREBPR系统中聚磷菌系统中聚磷菌系统中聚磷菌系统中聚磷菌(PAO)(PAO)和聚糖菌和聚糖菌和聚糖菌和聚糖菌(GAO)(GAO)的代谢特征的代谢特征的代谢特征的代谢特征两种两种两种两种调

4、节调节调节调节EBPREBPR系统中系统中系统中系统中PAOPAO和和和和GAOGAO方法的介绍方法的介绍方法的介绍方法的介绍 碳源优化碳源优化碳源优化碳源优化 pHpH控制控制控制控制EBPREBPR研究的发展趋势研究的发展趋势研究的发展趋势研究的发展趋势 资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为EBPREBPR的优质碳源的优质碳源的优质碳源的优质碳源 降低能耗降低能耗降低能耗降低能耗 3n n经过先厌氧、后好氧的过程；经过先厌氧、后好氧的过程；经过先厌氧、后好氧的过程；经过先厌氧、后好氧的过程；n n厌氧时有明显的磷释放，好氧有磷吸收

5、，并且后者大于前者，厌氧时有明显的磷释放，好氧有磷吸收，并且后者大于前者，厌氧时有明显的磷释放，好氧有磷吸收，并且后者大于前者，厌氧时有明显的磷释放，好氧有磷吸收，并且后者大于前者，即即即即 P Puptakeuptake P Preleaserelease；n n在厌氧条件下通过聚磷分解产生的能量吸收污水中的生物易在厌氧条件下通过聚磷分解产生的能量吸收污水中的生物易在厌氧条件下通过聚磷分解产生的能量吸收污水中的生物易在厌氧条件下通过聚磷分解产生的能量吸收污水中的生物易降解有机物降解有机物降解有机物降解有机物(例如，短链脂肪酸例如，短链脂肪酸例如，短链脂肪酸例如，短链脂肪酸SCFAsSCFAs

6、)，并在微生物体内合成，并在微生物体内合成，并在微生物体内合成，并在微生物体内合成聚羟基烷酸聚羟基烷酸聚羟基烷酸聚羟基烷酸(PHAsPHAs)，同时发生糖原，同时发生糖原，同时发生糖原，同时发生糖原(Glycogen)(Glycogen)的降解；的降解；的降解；的降解；n n在好氧时在好氧时在好氧时在好氧时PHAsPHAs被氧化，作为磷吸收、微生物生长、糖原合成被氧化，作为磷吸收、微生物生长、糖原合成被氧化，作为磷吸收、微生物生长、糖原合成被氧化，作为磷吸收、微生物生长、糖原合成等的能源和碳源物质。等的能源和碳源物质。等的能源和碳源物质。等的能源和碳源物质。45Typical features

7、 of EBPRTypical features of EBPR(quoted from (quoted from Water ResWater Res.,2004,by Chen et al.).,2004,by Chen et al.)6内内 容容 (2)增强生物除磷增强生物除磷增强生物除磷增强生物除磷(EBPR)(EBPR)的特征的特征的特征的特征EBPREBPR系统中的微生物研究系统中的微生物研究系统中的微生物研究系统中的微生物研究 EBPREBPR微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化学和化学计量学EBPRE

8、BPR系统中聚磷菌系统中聚磷菌系统中聚磷菌系统中聚磷菌(PAO)(PAO)和聚糖菌和聚糖菌和聚糖菌和聚糖菌(GAO)(GAO)的代谢特征的代谢特征的代谢特征的代谢特征两种两种两种两种调节调节调节调节EBPREBPR系统中系统中系统中系统中PAOPAO和和和和GAOGAO方法的介绍方法的介绍方法的介绍方法的介绍 碳源优化碳源优化碳源优化碳源优化 pHpH控制控制控制控制EBPREBPR研究的发展趋势研究的发展趋势研究的发展趋势研究的发展趋势 资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为EBPREBPR的优质碳源的优质碳源的优质碳源的优质碳源 降

9、低能耗降低能耗降低能耗降低能耗 7n n不动杆菌不动杆菌Acinetobacter 是是EBPR系统主要微生系统主要微生物吗？物吗？vv1975 1975 年年年年FuhsFuhs and Chen and Chen报道报道报道报道 ，AcinetobacterAcinetobacter sppspp.是生物除磷系统中是生物除磷系统中是生物除磷系统中是生物除磷系统中的主要微生物。的主要微生物。的主要微生物。的主要微生物。vv此后，特别是在此后，特别是在此后，特别是在此后，特别是在9090年代，国内外有大量类似的报道。年代，国内外有大量类似的报道。年代，国内外有大量类似的报道。年代，国内外有大量

10、类似的报道。vv现在多篇文献证实现在多篇文献证实现在多篇文献证实现在多篇文献证实 AcinetobacterAcinetobacter 不是不是不是不是EBPREBPR系统中主要微生物。这系统中主要微生物。这系统中主要微生物。这系统中主要微生物。这是因为是因为是因为是因为:(i)(i)它的量在它的量在它的量在它的量在 EBPREBPR 系统中少于系统中少于系统中少于系统中少于10%10%;(ii)(ii)在在在在EBPREBPR的污泥中占主导地位的呼吸醌的污泥中占主导地位的呼吸醌的污泥中占主导地位的呼吸醌的污泥中占主导地位的呼吸醌 是是是是quinone-8quinone-8(Q-8Q-8)a

11、nd)and mena-quinone-8mena-quinone-8(H4)(MK-8(H4),(H4)(MK-8(H4),而在而在而在而在 AcinetobacterAcinetobacter 主要是主要是主要是主要是 Q-9Q-9.8n n哪种微生物在哪种微生物在 EBPR中起主要作用中起主要作用?vv近几年，近几年，近几年，近几年，CandidatusCandidatus AccumulibacterAccumulibacter PhosphatisPhosphatis被认为是被认为是被认为是被认为是EBPREBPR系统中对除磷起主要贡献的微生系统中对除磷起主要贡献的微生系统中对除磷起

12、主要贡献的微生系统中对除磷起主要贡献的微生物，它们的含量占物，它们的含量占物，它们的含量占物，它们的含量占9090。vv到现在为止，人们还没有能够分离出具有到现在为止，人们还没有能够分离出具有到现在为止，人们还没有能够分离出具有到现在为止，人们还没有能够分离出具有EBPREBPR所有特征的纯种微生物。所有特征的纯种微生物。所有特征的纯种微生物。所有特征的纯种微生物。vv通常人们将通常人们将通常人们将通常人们将EBPREBPR系统中具有除磷功能的一类微系统中具有除磷功能的一类微系统中具有除磷功能的一类微系统中具有除磷功能的一类微生物统称为聚磷菌生物统称为聚磷菌生物统称为聚磷菌生物统称为聚磷菌 (

13、PAOsPAOs)。9n n有哪些研究有哪些研究EBPR微生物的方法微生物的方法?vvPCR PCR TGGE TGGE、DGGEDGGEvvFISH FISH vv16S 16S rRNArRNA、16S 16S rDNArDNAvvQuinoneQuinone(Ubiquinone/MenaquinoneUbiquinone/Menaquinone)vv克隆库方法克隆库方法克隆库方法克隆库方法 10内内 容容 (3)增强生物除磷增强生物除磷增强生物除磷增强生物除磷(EBPR)(EBPR)的特征的特征的特征的特征EBPREBPR系统中的微生物研究系统中的微生物研究系统中的微生物研究系统中的微

14、生物研究 EBPREBPR微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化学和化学计量学微生物代谢的生物化学和化学计量学EBPREBPR系统中聚磷菌系统中聚磷菌系统中聚磷菌系统中聚磷菌(PAO)(PAO)和聚糖菌和聚糖菌和聚糖菌和聚糖菌(GAO)(GAO)的代谢特征的代谢特征的代谢特征的代谢特征两种两种两种两种调节调节调节调节EBPREBPR系统中系统中系统中系统中PAOPAO和和和和GAOGAO方法的介绍方法的介绍方法的介绍方法的介绍 碳源优化碳源优化碳源优化碳源优化 pHpH控制控制控制控制EBPREBPR研究的发展趋势研究的发展趋势研究的发展趋势研究的发

15、展趋势 资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为资源化利用污泥有机物作为EBPREBPR的优质碳源的优质碳源的优质碳源的优质碳源 降低能耗降低能耗降低能耗降低能耗 11n n为何在厌氧阶段要合成为何在厌氧阶段要合成为何在厌氧阶段要合成为何在厌氧阶段要合成PHAsPHAs?vv污水中的有机物被微生物大量吸收后会对微生物产生污水中的有机物被微生物大量吸收后会对微生物产生污水中的有机物被微生物大量吸收后会对微生物产生污水中的有机物被微生物大量吸收后会对微生物产生毒性并且体积很大，因此需将其转化为对微生物没有毒性并且体积很大，因此需将其转化为对微生物没有毒性并且体积很大

16、，因此需将其转化为对微生物没有毒性并且体积很大，因此需将其转化为对微生物没有毒性且容积小的物质。毒性且容积小的物质。毒性且容积小的物质。毒性且容积小的物质。vv合成的合成的合成的合成的PHAPHA可以作为好氧条件下的能源和碳源物质，可以作为好氧条件下的能源和碳源物质，可以作为好氧条件下的能源和碳源物质，可以作为好氧条件下的能源和碳源物质，以维持外界环境没有碳源时的细胞生长、代谢。以维持外界环境没有碳源时的细胞生长、代谢。以维持外界环境没有碳源时的细胞生长、代谢。以维持外界环境没有碳源时的细胞生长、代谢。vv好氧条件下磷的吸收、糖原的合成和细胞的生长都需好氧条件下磷的吸收、糖原的合成和细胞的生长都需好氧条件下磷的吸收、糖原的合成和细胞的生长都需好氧条件下磷的吸收、糖原的合成和细胞的生长都需要通过要通过要通过要通过PHAPHA的氧化来完成。的氧化来完成。的氧化来完成。的氧化来完成。vv不管是哪种碳源存在于污水中，不管是哪种碳源存在于污水中，不管是哪种碳源存在于污水中，不管是哪种碳源存在于污水中，EBPREBPR的厌氧阶段都有的厌氧阶段都有的厌氧阶段都有的厌氧阶段都有PHAPHA的合成发生。