目前,高钙废水主要来自石油加工、有色金属冶炼、硫酸生产、印染、造纸、化工和农药等行业。而最典型的是明胶生产废水,在活性污泥法处理过程中,废水中的Ca2+与CO32-结合产生Ca CO3,大量CaCO3的生成,不仅使活性污泥的污泥体积比(SV30)、吸附能力,传质能力和污泥泥龄等受阻,而且导致污水处理的次生废弃物——剩余污泥排放量巨大。剩余污泥排放量大增加了钙质废水的处理成本,探索经济有效的污泥减量化方案已成为解决明胶排泥量大的当务之急。目前,污泥减量化的措施主要有:解耦联法、高溶解氧法、OSA工艺法、臭氧法、微型生物法、湿式—氧化两相技术等。本课题组主要围绕向高钙废水中投加阻垢剂聚环氧琥珀酸钠(简称PESA))来减少碳酸钙的沉积,从而达到增强污泥活性和减少污泥量的目的。PESA是具有双重缓蚀和阻垢功能的绿色阻垢剂。将PESA应用到磷钙废水的处理中,一方面与钙离子形成可溶性的螯合物分散在水中,另一方面可以抑制因生物曝气作用而沉积在活性污泥表面的钙质沉淀的生长,从而使得活性污泥的污泥体积比(SV30)、吸附能力,传质能力都得到有效提高,污泥泥龄延长,进而有效减少排泥量。针对高浓度钙离子与PESA(聚环氧琥珀酸钠)对活性污泥中酶活性及微生物群落的影响问题,本文在序批式生物反应器(SBR)中,研究了不同钙离子和PESA浓度对活性污泥体系进出水pH、污泥体积指数(SVI)、混合液悬浮固体浓度(MLSS)、混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)、生物相、灰分、F值(MLVSS与MLSS之比值)、四种酶活性和微生物群落及其多样性的影响及其变化规律,以检验PSEA在生物系统中是否具有相容性,并验证钙质被PESA分散后污泥活性的恢复能力。结果表明:在ρ(Ca2+)由0mg/L升至1920 mg/L过程中,活性污泥中出水pH、SV30不断下降,MLSS、MLVSS不断升高,过氧化氢酶活性从2.3下降至0.5 mg/(g·min)、磷酸酶活性变化为2325→4579→2394μg/(g·h),脲酶活性变化为:105→56.5→70.6→39.51μg/(g·h),蛋白酶活性变化为:6.81→14.28→3.49→14.22→0.73 mg/(g·h),F值从0.86降至0.69,灰分从402 mg/L上升至1890 mg/L;由上可知,当钙离子浓度达到1920 mg/L时,四种酶活性均受到抑制,所以,得出钙离子对活性污泥活性的抑制点可认定为1920mg/L。当活性污泥系统中钙浓度达到本文抑制点1920 mg/L时,保持系统钙量不变,向其中等梯度加入PESA(ρ为5~25 mg/L),过氧化氢酶从0.5降至0.3 mg/(g·min),磷酸酶从2394.8上升至9336.7μg/(g·h),脲酶从39.51升至82.31μg/(g·h),蛋白酶活性基本不变,F值保持在0.7左右,灰分从1890降至1358(mg/L)。上述结果说明随着活性污泥系统中ρ(Ca2+)的增大,总体酶活下降,说明微生物增殖及活性也受到影响而导致酶的分泌不断减少,污泥灰分增加而导致污泥量增多;而加入阻垢剂PESA后,部分种类的生物酶如脲酶和磷酸酶因阻垢剂对钙盐的分散作用而得到恢复,污泥灰分降低,污泥量减少,证明PESA与钙形成可溶性的螯合物分散在水中,可使沉积钙盐减少,恢复部分酶活性和实现污泥减量化。与此同时,提取反应器中未加入钙的活性污泥(0阶段)、用钙驯化后的活性污泥(第9阶段)和用PESA与钙共同驯化后的活性污泥(第14阶段)的DNA,并对其中细菌的16S rDNA基因的V3-V4区域进行测序并分析,得到0阶段活性污泥中含有19个门级别的物种,比较丰富,其中的优势菌为:拟杆菌门(Bacteroidetes,45.7%)、变形菌门(Proteobacteria,34.1%)、浮霉菌(Planctomycetes,7.1%)、疣微菌门(Verrucomicrobia,4.2%)和TM7(3.1%)和厚壁菌门(Firmicutes,0.9%);当到第9阶段时,活性污泥只有15个门级物种,消失了四种,其中的优势菌为:拟杆菌门(39.7%)、变形菌门(39.1%)、浮霉菌(6.8%)、疣微菌门(4.7%)、厚壁菌门(2.7%)、TM7(2.6%)和放线菌门(Actinobacteria,1.2%);当到第14阶段时,活性污泥中共有13个门级别物种,消失了3种,其中的优势菌群为:拟杆菌门(49.8%)、变形菌门(38%)、TM7(6.8%)、放线菌门(1.9%)和浮霉菌(1.6%)和绿弯菌门(Chloroflexi,0.8%);由以上可知,虽然三个阶段的优势菌都是拟杆菌门和变形菌门,但是比例发生了变化,占主要比例的拟杆菌得到了提升,一些菌种消失,可以得出钙离子和PESA影响活性污泥中微生物群落比例的分布,而由群落多样性指数分析表明,对其多样性影响不大。