SBR處理垃圾滲濾液的污泥顆?；头€(wěn)定性及生物多樣性研究.pdf

1、好氧顆粒污泥技術(shù)具有生物量大、泥齡長、耐沖擊負荷能力強、能夠同時實現(xiàn)脫氮除磷等特點,是一種具有良好發(fā)展?jié)摿Φ墓に?。目前將顆粒污泥SBR(GSBR)應(yīng)用于垃圾滲濾液處理的研究較少。本文利用實驗室規(guī)模的SBR反應(yīng)器處理垃圾滲濾液,研究污泥顆?；^程、顆粒污泥的耐鹽性能及穩(wěn)定性、進水氨氮濃度對脫氮性能的影響、以及污泥理化性狀和微生物種群結(jié)構(gòu)的變化。
　　 以絮狀活性污泥為接種污泥,采用SBR處理垃圾滲濾液。通過逐漸增加反應(yīng)器體積交換率

2、,經(jīng)過50天的運行污泥實現(xiàn)顆粒化;形成的好氧顆粒污泥具有優(yōu)良的沉降性能、高生物活性及較高的耐鹽性能。顆粒污泥形成過程中,污泥胞外蛋白(PN)濃度及表面疏水性(SRH)逐漸增加,表明PN及SRH與污泥顆?；^程有密切的關(guān)系。
　　 處理垃圾滲濾液的GSBR穩(wěn)定運行一段時間后大量顆粒污泥發(fā)生了解體現(xiàn)象,分析認(rèn)為系統(tǒng)內(nèi)水力選擇壓與基質(zhì)選擇壓之間的平衡失調(diào),是導(dǎo)致顆粒污泥解體、系統(tǒng)失穩(wěn)內(nèi)在誘因;并在此基礎(chǔ)上提出了“投加粉末活性炭(PAC

3、)強化好氧顆粒污泥穩(wěn)定性”的調(diào)控措施。通過投加PAC可以強化系統(tǒng)內(nèi)水力選擇壓,提高污泥的比重和強度(濕密度達1.070g/cm3),降低污泥生長速率和產(chǎn)率(成熟的顆粒污泥表觀產(chǎn)率Yobs僅為0.103mgVSS/mgCOD),調(diào)節(jié)污泥濃度和粒徑大小(平均粒徑為0.36～0.60 mm)、降低粒徑分布分散化的趨勢,避免因傳質(zhì)阻力引起的顆粒內(nèi)部分裂,保證GSBR持久維持穩(wěn)定。
　　 GSBR進水氨氮濃度升高會導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)游離氨(FA

4、)濃度的增加,從而抑制部分污染物降解功能菌,特別是硝化細菌(NOB)的活性,導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)亞硝酸鹽大量積累;若進水氨氮濃度處于788mg/L左右時,積累的NO2-通過短程反硝化轉(zhuǎn)化為N2,再加上周期進水段進行的厭氧氨氧化反應(yīng),周期總氮(TN)的總?cè)コ蔬_58.1％;當(dāng)氨氮濃度更高時(1165mg/L左右),AOB、NOB的活性均受到抑制,反應(yīng)器TN和氨氮的去除率僅為35.0和39.3％。通過化學(xué)沉淀法對高氨氮垃圾滲濾液進行預(yù)處理,預(yù)處理后T

5、N和氨氮濃度為399和366mg/L時,GSBR脫氮方式以完全硝化反應(yīng)為主,還包括短程硝化、反硝化等多種脫氮途徑;TN和氨氮的去除率達75.4％和95.6％。
　　 在穩(wěn)定運行時,處理垃圾滲濾液GSBR中的顆粒污泥結(jié)構(gòu)密實;細菌以桿菌為主,顆粒表面發(fā)現(xiàn)少量鐘蟲:粒徑以0.20～0.60mm的小粒徑顆粒為主;污泥SVI5min為38mL/g左右,污泥層區(qū)域平均沉降速度(ZSV)為24m/h;污泥密度為28gVSS/L:顆粒污泥強度

6、(以完整性系數(shù)計)為96.3％;含水率為97％。污泥內(nèi)元素分析表明:顆粒狀污泥更傾向于選擇性結(jié)合Ca、Fe、Cu等二價或三價金屬,特別是Ca元素以CaCO3化合物的形式在好氧顆粒污泥內(nèi)核大量沉積。污泥EPS中Na、K和Mg成為了主要的陽離子,Ca所占的比例相對較少。
　　 通過(Nested)PCR-DGGE技術(shù)對處理垃圾滲濾液SBR的污泥顆?；A段及不同氨氮負荷運行階段微生物群落結(jié)構(gòu)演變進行研究。結(jié)果表明:在反應(yīng)器啟動初期,總

7、細菌、AOB、NOB的種群多樣性較低,反硝化細菌未檢出;隨著污泥沉降性能的穩(wěn)定以及顆粒污泥的形成,反硝化細菌出現(xiàn),且各細菌種群多樣性穩(wěn)步上升,特別是AOB種群多樣性的增加以及DGGE圖譜中條帶f所代表的AOB的出現(xiàn)及大量繁殖對反應(yīng)器內(nèi)氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽、保證氨氮的高去除率起著極其重要的作用;當(dāng)處理高氨氮垃圾滲濾液時,系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的高濃度FA會抑制功能菌的繁殖和活性,各細菌種群多樣性有所降低,其中DGGE圖譜表明NOB受到的抑制作用最為明顯

8、,這與反應(yīng)器相應(yīng)階段的“短程硝化”表現(xiàn)相對應(yīng):當(dāng)對高氨氮垃圾滲濾液進行預(yù)處理、GSBR進水氨氮濃度降低后,系統(tǒng)內(nèi)種群多樣性進入較長的穩(wěn)定期,這為反應(yīng)器對污染物高效、穩(wěn)定地去除提供了保證。細菌克隆測序結(jié)果表明:總細菌優(yōu)勢菌大部分為未經(jīng)培養(yǎng)菌種(Uncultured bacterium),部分菌種與弓形桿菌屬、苯酚降解菌、降解芳香族污染的功能菌、影響活性污泥沉降性能的菌種等的同源性達91％以上;AOB中的優(yōu)勢菌群主要為β-變形菌綱(Beta