活性炭對(duì)好氧顆粒污泥形成及其菌群結(jié)構(gòu)變化的影響.pdf

1、好氧顆粒污泥是在好氧條件下微生物自凝聚形成的固定化顆粒，具有污泥沉降性能好、微生物濃度高、剩余污泥量少、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在污水處理方面具有很大的應(yīng)用潛力。但存在啟動(dòng)慢和后期運(yùn)行穩(wěn)定性差的問(wèn)題。如何加快顆粒污泥的形成并增加污泥的穩(wěn)定性成為制約該技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸。有研究表明，添加活性炭可以縮短好氧顆粒污泥的形成時(shí)間，從而加速污泥的顆?；M(jìn)程，但也有研究認(rèn)為活性炭對(duì)好氧顆粒污泥形成速率沒(méi)有影響，因此活性炭對(duì)顆粒污泥的形成速率有何影

2、響，目前尚無(wú)統(tǒng)一結(jié)論。此外，顆粒污泥的菌群結(jié)構(gòu)對(duì)顆粒污泥的穩(wěn)定性和脫氮除磷能力有很大影響，而添加活性炭對(duì)好氧顆粒污泥菌群結(jié)構(gòu)有何影響，目前認(rèn)識(shí)十分有限。
　　本文利用SBR反應(yīng)器通過(guò)接種污水處理廠活性污泥進(jìn)行好氧顆粒污泥的培養(yǎng)，并研究了添加活性炭對(duì)顆粒污泥形成過(guò)程及反應(yīng)器出水水質(zhì)的影響。利用高通量測(cè)序技術(shù)分析污泥菌群結(jié)構(gòu)，研究了好氧顆粒污泥形成前后菌群結(jié)構(gòu)變化，以及添加活性炭對(duì)顆粒污泥菌群結(jié)構(gòu)的影響。具體研究?jī)?nèi)容及主要結(jié)果如下：<

3、br>　?。?）好氧顆粒污泥（Granule sludge，GS）和添加活性炭的好氧顆粒污泥（Granule sludge with carbon，GSC）反應(yīng)器分別在培養(yǎng)70天和61天時(shí)污泥完成顆?；?，說(shuō)明添加活性炭可以加速污泥顆?；?。顆粒污泥呈球形和橢球形，直徑約為0.55mm。培養(yǎng)150天后，GS和GSC反應(yīng)器污泥直徑分別為0.76mm，0.65mm，濕密度分別為1.117g/cm3和1.204g/cm3。表明添加活性炭可以使顆粒

4、污泥更為密實(shí)。
　?。?）好氧顆粒污泥培養(yǎng)前后，MLVSS，SVI和PN/PS分別從2752mg/L，188.24mL/g和1.31變化為5946mg/L，16.95mL/g和2.01（GS）；而添加活性炭后從2674mg/L，196.45mL/g和1.27變化為7232mg/L，16.13mL/g和2.64。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，出水TN、NH4+-N和TP指標(biāo)均滿(mǎn)足一級(jí)A類(lèi)排放標(biāo)準(zhǔn)，COD滿(mǎn)足一級(jí)B類(lèi)排放標(biāo)準(zhǔn)。在培養(yǎng)過(guò)程中，添加活性

5、炭對(duì)顆粒污泥除磷有促進(jìn)作用。
　?。?）在顆粒污泥形成過(guò)程中，污泥中優(yōu)勢(shì)菌在門(mén)水平上發(fā)生明顯變化，從原來(lái)的以Proteobacteria（70.00％）和Bacteroidetes（15.80%）為主變?yōu)橐訮roteobacteria（74.26%）和Nitrospirae（11.83%）為主。而添加活性炭的顆粒污泥中優(yōu)勢(shì)菌為Proteobacteria（75.45%）和Nitrospirae（11.80%），與無(wú)活性炭顆粒的污泥

6、沒(méi)有明顯區(qū)別，說(shuō)明活性炭對(duì)顆粒污泥菌群結(jié)構(gòu)在門(mén)水平上沒(méi)有顯著影響。
　　（4）原活性污泥（Activated sludge，AS）中占比最大的菌屬為Dechloromonas（33.75%），但是形成顆粒污泥后其含量大幅降低到11.27%（GS）和10.61%（GSC）。該屬細(xì)菌具有還原脫氯能力，其中部分菌株還具有硝酸鹽還原能力，并且可以在胞內(nèi)蓄積聚羥基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoate，PHA)。
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7、）原活性污泥中含有較高比例的聚磷菌Candidatus Accumulibacter（12.49%）和反硝化菌Zoogloea（7.17%），顆粒污泥形成后Candidatus Accumulibacter比例進(jìn)一步增加至22.47-22.48%，而Zoogloea比例大幅減小到0.41-0.45%。由于部分Candidatus Accumulibacter菌同時(shí)具有除磷和反硝化能力，該菌的增加彌補(bǔ)Zoogloea減少對(duì)污泥反硝化能力的

8、影響，因此污泥顆粒化后反硝化能力不降反增。
　?。?）原活性污泥中檢測(cè)到的已知亞硝酸鹽氧化細(xì)菌只有Nitrospira，且比例只有2.22%，而形成顆粒污泥后該菌比例大幅增加到51.83%（GS）和51.10%（GSC）。由于Nitrospira菌對(duì)亞硝酸鹽非常敏感，該菌比例大幅增加可能是由于進(jìn)水氨氮濃度較高，反應(yīng)器運(yùn)行條件有利于亞硝氮的形成，從而促進(jìn)了Nitrospira的生長(zhǎng)繁殖。此外，Nitrospira很可能具有分泌胞外聚