好氧顆粒污泥培養(yǎng)及微型動(dòng)物群落和多樣性研究.pdf

1、好氧顆粒污泥（Aerobic granular sludge，AGS）介于活性污泥和生物膜之間，又比懸浮生物填料有更高的微生物活性和承受能力，是近年來(lái)新興的處理技術(shù)。相較于絮狀污泥，好氧顆粒污泥具有極佳的沉降性能、單位容積對(duì)有機(jī)物的處理效果好、可承受較高的沖擊負(fù)荷、減少對(duì)二沉池的體積要求以及可同時(shí)脫氮除鱗的特點(diǎn)。對(duì)于好氧顆粒污泥的培養(yǎng)，由于研究者不同的方法和實(shí)驗(yàn)條件，其形成機(jī)理和培養(yǎng)方法很難達(dá)成共識(shí)。選擇顆粒污泥進(jìn)行培養(yǎng)，系統(tǒng)啟動(dòng)速度較

2、快，可大大縮短污泥培養(yǎng)周期，但目前顆粒污泥較為昂貴，好氧顆粒污泥就更為稀缺，尚不適合大規(guī)模的實(shí)際工程應(yīng)用。許多研究顯示，微型動(dòng)物在好氧顆粒污泥形成過(guò)程中對(duì)顆粒化有推動(dòng)的作用。傳統(tǒng)活性污泥中生物相的診斷已經(jīng)較為成熟，而好氧顆粒污泥具有更豐富、復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)有待研究。鑒于此，本文在利用晶核培養(yǎng)好氧顆粒污泥的基礎(chǔ)上，探索顆粒污泥形成過(guò)程中微型動(dòng)物的群落物種多樣性及穩(wěn)定性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用氣升式間歇反應(yīng)器(SBAR，Se

3、quencing Batch Airlift Reactor)，并使用蔗糖、牛肉膏蛋白胨及馬鈴薯淀粉為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的模擬生活污水進(jìn)行好氧顆粒污泥的培養(yǎng)。研究表明，接種活性污泥（R1）和在此基礎(chǔ)上另投加厭氧顆粒污泥（R2）以及氫氧化鐵鐵絮體（R3）為晶核的條件下，成功馴化得到成熟的好氧顆粒污泥的時(shí)間均為50d左右，3組反應(yīng)器中最終成熟的好氧顆粒污泥粒徑分別為：604.7μm、643.8μm、640.4μm；COD的去除率達(dá)到：93%；NH+4

4、-N的去除率均在第50d達(dá)到97.5%；0.5mm粒徑的顆粒沉降速度分別為：5.647 cm/s、5.756 cm/s、5.682 cm/s；含水率分別為：96%、95%、95%；比耗氧速率（SOUR）分別為：2.19mg O2/(MLVSSg·min)、2.36mg O2/(MLVSSg·min)和2.63 mg O2/(MLVSSg·min)；脫氫酶活性分別為：3.517μg TF/（mgMLSS·h）、5.889μg TF/（mg

5、MLSS·h）、6.485μg TF/（mgMLSS·h）。污泥體積沉降指數(shù)SVI在20~30ml/g之間。R2、R3在日常鏡檢中可以看出其顆粒圓度和完整度要高于R1,且微生物活性R2、R3要明顯大于R1。⑵在對(duì)不同大小的有機(jī)晶核進(jìn)行比較的研究中，R1’為對(duì)照組，分別在實(shí)驗(yàn)組投加厭氧顆粒污泥（R2’）和破碎后的厭氧顆粒污泥（R3’），在負(fù)荷較低的情況下在第50d培養(yǎng)出了穩(wěn)定的好氧顆粒污泥。COD、TN、NH4+-N的去除率為95%、70

6、%和95%，MLSS分別為5.4、5.5、6.0g/L；SVI最終穩(wěn)定至35mL/g；沉降速度分別為：4.886 cm/s/4.986 cm/s/4.935 cm/s。R1、R2、R3分別在第55d、50d和40d形成了顆粒，可以看出破碎厭氧顆粒污泥的投加的確比普通絮狀活性污泥更有利于促進(jìn)絮狀污泥的顆?；?R3的顆粒形狀不均勻，且穩(wěn)定性、抗沖擊能力較差。在溫度降低之后，R3最先破碎。⑶以第一輪實(shí)驗(yàn)中普通活性污泥和生物鐵污泥成粒過(guò)程

7、中微型動(dòng)物群落作為研究對(duì)象，系統(tǒng)考察了活性污泥馴化過(guò)程中微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)種群變化規(guī)律，同時(shí)比較了兩組好氧顆粒污泥體系在形成顆粒過(guò)程中微型動(dòng)物群落物種多樣性、穩(wěn)定性及微生物指數(shù)（SBI）。結(jié)果表明，好氧顆粒污泥培養(yǎng)前期與活性污泥法馴化期的微型動(dòng)物群落演變相似，種群先增多后趨于穩(wěn)定的過(guò)程：微型動(dòng)物群落的結(jié)構(gòu)和多樣性的穩(wěn)定要在顆粒形成之后并滯后于處理效果穩(wěn)定（COD、TN、TP等）。在對(duì)照組R1和投加鐵的R3中，微型動(dòng)物的物種穩(wěn)定性和多

8、樣性穩(wěn)定性比較而言，馴化初期R3比R1穩(wěn)定性要差，但是顆粒成熟之后，R3要優(yōu)于R1。⑷通過(guò)對(duì)不同方法下好氧顆粒污泥的形成進(jìn)行研究，以更快的時(shí)間馴化出不同性能的穩(wěn)定好氧顆粒污泥，對(duì)形成過(guò)程中的微型動(dòng)物群落進(jìn)行分析，結(jié)果表明，顆?；^(guò)程中微型動(dòng)物種群群落結(jié)構(gòu)的演替異于活性污泥工藝。在好氧顆粒污泥形成過(guò)程中，微型動(dòng)物、水力選擇壓（沉淀時(shí)間）和水力剪切力（曝氣強(qiáng)度、反應(yīng)器構(gòu)型等）相互協(xié)作對(duì)顆粒化均有重要的作用。而晶核的投加，可以促進(jìn)顆粒的形成，