好氧颗粒污泥的形成机理初探

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1、好氧颗粒污泥的形成机理初探摘要：以活性污泥曝气池中的絮状活性污泥为接种污泥，在实验控制的条件下，在序批式运行的反应器中可以快速地形成颗粒污泥，反应器启动4d就开始形成颗粒污泥,趋于成熟后，SVI值在50~60mL/g,直径在2~4mm，MLSS达到6.8g/L。好氧颗粒污泥具有良好的COD去除率和良好的沉降性能，并对好氧颗粒污泥的基本性质及形成机制作了初步的分析。关键词：好氧颗粒污泥颗粒化过程剪切力　　在生物处理系统中，处理效能的高低主要由微生物的特性及微生物的浓度所决定，反应器内生物量越大，活性越高，沉降性能越好，单位体积反应器的处理效率会越高。

2、对于厌氧生物处理，高效的UASB(upflo3·d)[1],其主要原因就是UASB中活性污泥以颗粒状存在。因此，在反应器中积累大量的活性污泥，而且沉降性能好，不需要额外的沉淀池。近几年，研究已经转向开发SBR(sequecingbatchreactor)反应器中的好氧颗粒污泥[2-4]。相对于常规的好氧污水处理系统，好氧颗粒污泥存在着如下优点,规则的、密实的、坚固的微生物结构，良好的沉降性能，较高的微生物量，以及对有机负荷冲击的应变能力强等。Morgenroth[2]和Peng[5]等人的文献中提到，好氧颗粒污泥的形成的时间分别需要20和40d左右

3、。　　目前，国内外对好氧颗粒泥的研究刚刚起步，没有足够的文献对其形成机制、进化过程等进行明确的阐述。本研究工作旨在通过跟踪观察好氧颗粒污泥的快速形成及生长过程，对其形成机制进行初步的探讨。　　1.实验材料与方法　　1.1实验装置　　实验所用反应器为上流式玻璃圆柱体，内径为5cm，总高度为70cm，有效容积为1.5L，实验在室温下运行。接种污泥取自上海市闵行污水处理厂，接种量为600mL(污泥浓度为1.86g/L)活性污泥。采用体外曝气的方式通过回流水提供溶解氧。每昼夜运行2或3个周期，每个周期包括10min沉淀，5min进水，5min排水，其他时间

4、为曝气反应时间。　　1.2实验用水　　采用人工合成模拟废水(表1)。　　表1模拟废水的成分　　基质名称浓度　　/（g.L-1）　　基质名称浓度　　微量元素[10]/（μg.L-1）　　C6H12O60.9375　　NaAC1.28　　蛋白胨0.005　　NH4Cl0.20　　K2PO4.3H2O0.08　　CaCl20.02　　FeSO4.7H2O0.02　　MgSO4.7H2O0.03　　H3BO30.05　　ZnCl20.05　　CuSO4.5H2O0.06　　MnSO4.H2O0.05　　(NH4)6Mo7O24.4H2O0.05　　AlCl

5、3.6H2O0.091　　CoCl2.6H2O0.05　　NiCl2.6H2O0.092　　1.3分析项目和方法　　（1）COD、SV、MLSS,、SVI等均按照美国国家标准方法[9]分析测定。　　（2）颗粒的形成过程及微生物相变化通过数码相机和光学显微镜(UNICM250)跟踪观察。　　（3）耗氧速率OUR通过溶氧仪(L絮状活性污泥启动，种泥的SVI值为187mL/g。在反应器中沉降10min后，污泥床的体积为295mL，经过12h驯化后，污泥床的体积变为163mL，此后，污泥床开始增长，这意味着驯化期的结束。从第4d开始定期监测每个周期COD降

6、解情况，参见图1。COD的去除基本发生在前2h内，在每一个循环时间内，后半周期的微生物均处于饥饿状态。这样，微生物就会经历高基质浓度期与饥饿期不断交替的变化，从而引起微生物表面特性的变化，再在上升流态的水力剪切的作用下，就会逐渐形成颗粒污泥。Tay[6]等人也提出，周期性的好氧饥饿段触发了微生物的聚集，进一步增强细胞间的相互作用，从而形成较致密的微生物聚集体，这在颗粒化过程中是关键的一步。　　　　图1每个周期前6hCOD曲线　　由图1还可知，随着颗粒化污泥的逐步形成，COD的降解能力和去除速度都有很大程度的提高，这与颗粒化污泥形成的过程中，微生物量

7、的逐渐增大是分不开的。　　为防止反应器壁上过多的生物膜的生长，要频繁的清洗器壁。如果器壁上微生物的生长占优势，就不利于颗粒污泥的形成。这是因为形成生物膜的微生物与形成颗粒污泥的微生物形成竞争机制，当生物膜的生长由于清洗器壁受限时，微生物就会主要以颗粒污泥的形式生长。Morgenroth[2]等人也发现了类似的现象。　　2.2颗粒化污泥快速形成过程　　图2a–d形象地表明了在人工配制的模拟废水系统中，好氧颗粒污泥的进化过程。图2a为取自污水厂的新鲜活性污泥,从外观上看主要由絮状微生物组成，在显微镜下观察，可以发现该污泥中存在着大量的丝状菌。启动1d后

8、，驯化期结束，污泥床开始增长。但污泥主要还是以絮状体为主，且颜色没有变化。图2b为运行4d的颗粒污泥，污泥逐渐驯化成较不规