论文部分内容阅读
好氧颗粒污泥是在污水生物处理中发现的细胞自固定化过程,是生物膜的特殊生长形式。好氧颗粒污泥因其生物致密、相对密度大、沉降速度快等特点,可用于处理高浓度有机废水或含氮、磷及有毒物质的废水,具有广阔的发展前景。最近本课题组在处理山梨醇废水过程中,发现了 一种丝状菌性好氧颗粒污泥,该污泥有沉降性能好,出水清澈等优点,随后从该颗粒污泥中分离出一株丝状真菌THM,且其在通气培养条件下具有形成颗粒污泥的能力。本研究目的就是进一步研究好氧颗粒污泥的显微结构及其各种理化特性和生物学特性,进而阐明好氧颗粒污泥的形成机理,并对好氧颗粒污泥处理山梨醇废水的工艺条件优化和工艺稳定性进行深入研究,这对于好氧颗粒污泥的理论研究及工程应用具有重要意义。本研究通过接种单株真菌THM在高径比为2:1的SBR反应器中成功培养出了好氧颗粒污泥,其完全颗粒化时间只需5～7天。颗粒呈黑色,圆形或椭圆形,直径大小在2～3mm左右,颗粒边缘呈绒毛状,结构紧实,不易撕碎。扫描电镜观察发现,颗粒以丝状菌为主体骨架,内部深处有细菌附着在菌丝上,并可见大量胞外多聚物。THM颗粒污泥沉降性能出色,沉降速率最高可达114 m/h。我们还测定了 THM颗粒污泥的其他特性,包括含水率97.98%,湿密度1.006 g/cm3,污泥比重1.0299,颗粒强度 94.09%,污泥负荷 1.11 Kg COD/(Kg MLSS-d),脱氢酶活性 25.79μgTF·mg-1·h-1。THM颗粒污泥的微生物分离计数及鉴定结果表明,细菌的总数为1.15×1011 cfu/gMLSS,真菌总数为 1.49×109 cfu/gMLSS,细菌种类主要有红细菌属(Rhodobacter)、食酸菌属(Acidovorax)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)等。在THM颗粒污泥的胞外多聚物组分中,多糖的比例较高,达53.33 mg/gMLSS,蛋白含量为25.95 mg/gMLSS,而利用无菌空气培养的纯THM菌丝团的EPS含量很低,说明颗粒污泥中的EPS主要由细菌产生。据此我们推断,THM好氧颗粒污泥的形成过程是:THM菌丝接入反应器后,在水力剪切力的作用下,菌丝互相缠绕形成微小颗粒作为核,在菌丝不断生长和颗粒增大的过程中,空气和配水中的细菌进入颗粒内部,附着在菌丝表面繁殖,并分泌胞外多聚物,加强菌丝与菌丝、菌丝与细菌之间的连接,这样就形成了紧实致密的好氧颗粒污泥。THM好氧颗粒污泥对山梨醇废水具有良好的处理效果,在容积负荷1.2 kg COD/(m3·d)以下时可以稳定运行,且出水COD及SS符合国家污水综合排放标准。作为生物处理工艺,颗粒污泥的处理效果也会受各种工艺条件或环境条件的影响,因此我们在上述基站上进一步研究了进水负荷、pH、温度和Ni2+等因素对THM好氧颗粒污泥的特性以及处理山梨醇废水性能的影响,初步判定系统运行的最适工艺条件是:进水负荷≤1.2 kg COD/(m3·d),进水pH6.0～8.0,温度20～35℃,Ni2+浓度≤2.5 mg/L。最后,考虑到山梨醇废水水质波动较大的特点,我们对THM好氧颗粒污泥的工艺稳定性进行了研究,结果表明,THM颗粒污泥系统能承受的能最高冲击负荷为2.4 kg COD/(m3·d),pH冲击范围为4.0～10.0,Ni2+冲击浓度为40 mg/L。本研究结果对THM颗粒污泥将来的工程实际应用具有重要的指导意义。