強(qiáng)化好氧顆粒污泥形成與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的工藝調(diào)控研究.pdf

1、好氧顆粒污泥技術(shù)是一項(xiàng)創(chuàng)新的廢水生物處理工藝，具有污泥結(jié)構(gòu)致密、沉降性能優(yōu)異、生物持留量高、多功能菌群定殖等特點(diǎn)，在生活污水與工業(yè)廢水處理領(lǐng)域具有極高的應(yīng)用潛力。然而作為一種特殊的微生物聚集體，好氧顆粒污泥存在顆粒結(jié)構(gòu)易失穩(wěn)、形成機(jī)理不清楚等問題，使其技術(shù)應(yīng)用推廣受限。論文從污泥顆粒特性、EPS組成成分、功能菌群結(jié)構(gòu)等角度出發(fā)，應(yīng)用lllumina測序、qPCR等技術(shù)手段，開展了基于出水回流、進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷模式的好氧顆粒污泥工藝調(diào)控研究，

2、并從微生物學(xué)角度揭示了創(chuàng)新工藝的強(qiáng)化顆粒污泥形成與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定過程機(jī)制，以期為好氧顆粒污泥技術(shù)的工程應(yīng)用提供有效的理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。主要研究結(jié)論如下：
　　1、針對城鎮(zhèn)污水進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷低、好氧污泥顆?；щy等問題，構(gòu)建了三組序批式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，研究出水回流、投加污泥顆粒碎片等策略對顆粒污泥反應(yīng)器啟動(dòng)過程的影響。與對照反應(yīng)器R1相比，出水回流的R2反應(yīng)器和投加污泥顆粒碎片的R3反應(yīng)器分別在40d、65d實(shí)現(xiàn)污泥顆?；?，啟動(dòng)過程污

3、泥EPS含量明顯增加，分別由接種污泥的104.83±11.87 mg·gVSS-1增至127.65±9.31mg·gVSS-1和179.88±15.77mg·gVSS-1。同時(shí)，R2、R3形成的顆粒污泥結(jié)構(gòu)較為致密，SVI分別為35 mL·g-1、45mL·g-1，系統(tǒng)COD、TN去除率均優(yōu)于對照反應(yīng)器。值得注意的是，R1、R3反應(yīng)器運(yùn)行過程均出現(xiàn)顆粒失穩(wěn)現(xiàn)象，污泥胞外多糖(PS)含量大幅增加，導(dǎo)致大量污泥膨脹并洗出反應(yīng)器，相比R2反應(yīng)

4、器則運(yùn)行穩(wěn)定，表明出水回流工藝調(diào)控可實(shí)現(xiàn)處理低負(fù)荷城鎮(zhèn)污水好氧顆粒污泥反應(yīng)器快速啟動(dòng)與穩(wěn)定運(yùn)行。
　　2、研究出水回流、投加污泥顆粒碎片的好氧顆粒污泥反應(yīng)器微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，污泥顆粒化過程微生物群落結(jié)構(gòu)演替顯著，Proteobacteria逐漸代替接種污泥中的Bacteroidetes成為優(yōu)勢菌群。在R1、R3反應(yīng)器失穩(wěn)過程中，其顆粒污泥的優(yōu)勢菌群Proteobacteria重新被Bacteroidetes取代，系統(tǒng)性能惡化、大

5、量污泥洗出。出水回流的R2反應(yīng)器啟動(dòng)過程微生物群落豐度始終呈遞增趨勢，Zoogloea spp.等產(chǎn)EPS菌得到定向富集，系統(tǒng)中C6-HSL、C8-HSL、3OC6-HSL、C12-HSL等信號分子水平顯著升高，初步揭示基于出水回流的顆粒污泥工藝調(diào)控可通過增強(qiáng)群體感應(yīng)實(shí)現(xiàn)好氧顆粒污泥快速形成與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
　　3、鑒于進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷(OLR)對功能微生物初始定殖與污泥顆?；哂兄匾饔?，研究了不同OLR進(jìn)水模式的好氧顆粒污泥工藝啟動(dòng)與

6、運(yùn)行過程特性。結(jié)果表明，采用進(jìn)水OLR遞增、OLR恒定的R1、R3反應(yīng)器啟動(dòng)55d、40d均發(fā)生污泥上浮與洗出現(xiàn)象，COD、TN去除率分別降至87.4％、54.3％和84.7％、38.2％;分析其周期內(nèi)污泥EPS組分發(fā)現(xiàn)，失穩(wěn)期間污泥PS含量明顯增加，污泥PN/PS比值降至0.60以下，導(dǎo)致污泥膨脹與結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。相比而言，采用進(jìn)水OLR遞減的R2反應(yīng)器啟動(dòng)35d即實(shí)現(xiàn)污泥顆?；?，形成的顆粒污泥結(jié)構(gòu)致密，污泥疏水角由85.5°增至102.1

7、°，COD、TN去除率穩(wěn)定在96％和73％以上;分析污泥EPS組分發(fā)現(xiàn)，顆?；^程污泥PN含量持續(xù)增加，PS含量相對穩(wěn)定，最終PN/PS比值維持在2.3左右，實(shí)現(xiàn)好氧顆粒污泥反應(yīng)器高效穩(wěn)定運(yùn)行。
　　4、研究不同進(jìn)水OLR模式的好氧顆粒污泥工藝微生物群落結(jié)構(gòu)演替發(fā)現(xiàn)，三組反應(yīng)器的污泥群落結(jié)構(gòu)存在明顯差異，表明不同的進(jìn)水OLR調(diào)控模式導(dǎo)致接種污泥群落向不同方向演替。接種污泥中Bacteroidetes為優(yōu)勢菌群，占比達(dá)70.4％;隨

8、著反應(yīng)器的運(yùn)行，三組反應(yīng)器污泥中Proteobacteria的比例逐漸增加，其中進(jìn)水OLR遞減的R2高達(dá)41.2％，而R1、R3反應(yīng)器在失穩(wěn)階段污泥中Bcteroidetes占比重新增加，證實(shí)Proteobacteria增殖利于好氧顆粒污泥形成。值得注意的是，隸屬于Proteobacteria變形菌門的Zoogloea spp.、Thauera spp.在R2反應(yīng)器中得到定向富集，其中Zoogloea spp.通過EPS分泌利于微生物絮