好氧硝化顆粒污泥的快速培養(yǎng)及其穩(wěn)定性研究.pdf

1、好氧顆粒污泥是活性污泥微生物在各種選擇壓下通過自固定方式形成的結(jié)構(gòu)緊湊的生物顆粒聚集體。與活性污泥相比，好氧顆粒污泥具有沉降性能好、微生物群落豐富、對(duì)有毒物質(zhì)有良好的耐受性等優(yōu)點(diǎn)。好氧硝化顆粒污泥屬于好氧顆粒污泥的一種，因其出色的脫氮性能，引起了研究者的廣泛關(guān)注。但是好氧硝化顆粒污泥形成所需要的時(shí)間較長(zhǎng)以及在長(zhǎng)期運(yùn)行中的不穩(wěn)定性，嚴(yán)重限制了好氧硝化顆粒污泥在高氨氮廢水處理中的應(yīng)用。本論文研究了強(qiáng)化好氧硝化顆粒污泥快速培養(yǎng)的方法，并考察了

2、有毒物質(zhì)對(duì)好氧硝化顆粒穩(wěn)定性的影響。
　　 針對(duì)好氧硝化顆粒污泥形成時(shí)間過長(zhǎng)的問題，本論文成功應(yīng)用48.0 mT穩(wěn)恒磁場(chǎng)促進(jìn)了好氧硝化顆粒污泥形成。掃描電鏡-X射線能譜分析(SEM-EDX)結(jié)果顯示磁場(chǎng)有助于活性污泥中鐵聚合物的積累，進(jìn)而通過改善污泥的沉降性能和刺激胞外聚合物(EPS)的分泌將好氧顆粒化時(shí)間由41天減少到25天。在磁場(chǎng)環(huán)境下形成的好氧硝化顆粒污泥主要由球菌組成，顆粒結(jié)構(gòu)緊湊密實(shí)，而在無磁場(chǎng)環(huán)境下形成的好氧硝化顆粒

3、污泥主要由桿菌組成，結(jié)構(gòu)較為松散。三維熒光光譜(EEM)分析的結(jié)果顯示雖然磁場(chǎng)促進(jìn)了好氧硝化顆粒污泥胞外聚合物的分泌，但并未對(duì)胞外聚合物的組分產(chǎn)生影響。反應(yīng)器的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，周期實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在磁場(chǎng)作用下亞硝氮氧化菌(NOB)的生物活性得到一定程度的提高。熒光原位雜交(FISH)分析結(jié)果也證實(shí)了磁場(chǎng)的存在增大了NOB在細(xì)菌群落中所占的比例。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明磁場(chǎng)在加速好氧硝化顆粒污泥形成方面是有益且可行的。
　　 因群落結(jié)構(gòu)相對(duì)單一

4、，以短程脫氮為主的好氧硝化顆粒污泥的性能及穩(wěn)定性易受外界環(huán)境因素的影響。苯酚在石油化工、制藥、焦化及樹脂材料生產(chǎn)等行業(yè)都有大規(guī)模應(yīng)用使其成為廢水中常見的有毒物質(zhì)。鑒于苯酚對(duì)短程硝化顆粒污泥可能產(chǎn)生的影響，本論文研究了苯酚對(duì)于短程硝化顆粒污泥生物活性、理化特性及微生物菌落結(jié)構(gòu)等方面的影響。短期降解實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)器長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)及比耗氧速率(SOUR)的測(cè)定結(jié)果表明苯酚對(duì)于短程硝化顆粒污泥中的主要菌群都有抑制作用且隨著苯酚濃度的提高抑制作用更為明顯。

5、當(dāng)初始苯酚濃度為200 mg/L時(shí)，短程硝化顆粒污泥的生物活性受到嚴(yán)重抑制。同時(shí)，苯酚對(duì)氨氧化細(xì)菌(AOB)的抑制作用較NOB更為明顯，使得NOB在于AOB的競(jìng)爭(zhēng)中逐漸處于優(yōu)勢(shì)。FISH結(jié)果的分析也表明在苯酚影響下AOB所占的比例降低，NOB比例大幅提高。AOB與NOB數(shù)量上的變化最終導(dǎo)致氣提式間歇反應(yīng)器(Sequencing Batch Airlift Reactor，SBAR)內(nèi)的短程硝化最終轉(zhuǎn)變?yōu)槿滔趸^程。掃描電鏡(SEM)觀

6、察結(jié)果顯示，在苯酚的影響下，短程硝化顆粒污泥中的主要菌群由球菌轉(zhuǎn)化為絲狀菌。這種轉(zhuǎn)變導(dǎo)致好氧硝化顆粒污泥粒徑急劇增大，結(jié)構(gòu)變得松散且沉降性能顯著惡化。苯酚還能刺激短程硝化顆粒污泥分泌EPS。當(dāng)苯酚濃度提高到300 mg/L后，短程硝化顆粒污泥結(jié)塊現(xiàn)象嚴(yán)重，短程硝化顆粒污泥被洗出反應(yīng)器導(dǎo)致生物量大量流失，反應(yīng)器性能惡化。以上結(jié)果顯示在短程硝化顆粒污泥不能承受高濃度苯酚的沖擊，在短程硝化顆粒污泥應(yīng)用中應(yīng)去除污水中苯酚或降低苯酚濃度以減小苯酚