好氧颗粒污泥快速培养及胞外多聚物对颗粒化影响研究

摘要

污水生物处理系统中，微生物聚集体以絮状体或颗粒物的形式存在。微生物固定化和颗粒污泥被广泛应用于生物处理市政污水和工业污水。与普通活性污泥不同，好氧颗粒污泥外观一般为橙黄色，具有规则的外形(圆形或椭圆形)，颗粒直径在0.5-5mm之间。由于其具有规则的、密实的、坚固的微牛物结构，良好的沉降性能，较高的微生物量，以及对有机负荷冲击的应变能力强、能够实现同步脱氮除磷等优点，具有较好的研究价值和应用前景，受到了国内外学者的广泛关注。在以前的研究中，主要是采用普通活性污泥和厌氧污泥来培养成熟好氧颗粒污泥，培养周期长，因此，如何在短时间内培养出成熟好氧颗粒污泥以及好氧颗粒污泥的形成机理仍然值得进一步探讨。 本研究将同时采用三种不同的接种污泥污泥在序批式反应期内培养好氧颗粒污泥，R1内接种普通活性污泥，R2内接种15％质量分数的成熟好氧颗粒污泥以及85％的普通活性污泥，R3内接种15％厌氧颗粒污泥以及85％的普通活性污泥，在相同的操作条件下比较好氧颗粒污泥的形成时间。同时，试验过程中通过对好氧污泥颗粒化过程中污泥相对疏水性，絮凝性以及胞外多聚物中多糖和蛋白质含量变化等等的研究，进一步认识了好氧污泥颗粒化的机理以及胞外多聚物在颗粒化过程中的影响。 试验结果表明： (1)在反应器内预先投加部分好氧颗粒污泥可以在短时间内(20d)使普通活性污泥快速颗粒化，相比采用普通普通活性污泥培养需要60天，厌氧污泥培养需要40天左右，这种方法将大大减少培养时间，同时这种方法还尚未有报道。 (2)通过观察培养过程中污泥形态的变化可以得知，好氧颗粒污泥的形成并不是单一的机理在起作用，而是晶核理论、丝状菌理论和EPS理论共同作用的结果。 (3)胞外多聚物(EPS)与好氧污泥的颗粒化过程具有紧密联系。微生物分泌的EPS粘性物质在连结和稳定三维立体的颗粒结构中起着重要的作用，在颗粒污泥形成过程中，EPS的蛋白质含量增加(20增加至120 mgg-1MLSS)，其中R2中蛋白质含量增加最快(第23d即增加到最大值)。蛋白质和总糖的比值(PN/PS)增大，(2增加至5左右)，PN/PS与污泥相对疏水性RH有较好的正相关性，相关系数依次为：0.9325、0.9125、0.9482。RH与污泥絮凝性能FA也具有很好的正相关性，相关系数分别为：0.959、0.9357、0.9001。蛋白质和总糖的比值增大使污泥表面的疏水性增大，细胞的疏水性是细胞结合的重要亲和力，细胞疏水性增加，细胞的表面自由能将降低，从热力学角度讲表面自由能降低有利于细胞间的吸附，细胞的絮凝性提高，从而有利于形成具有稳定结构的颗粒污泥。预先投加部分好氧颗粒污泥可以提高种泥内的细胞的EPS含量，促进EPS的分泌，从而提高疏水性，最终快速形成好氧颗粒污泥。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1颗粒污泥的特性

1.1.1厌氧颗粒污泥

1.1.2好氧颗粒污泥

1.2好氧颗粒污泥形成的影响因素

1.2.1反应器的类型

1.2.2接种污泥

1.2.3进水底物

1.2.4有机负荷

1.2.5水力剪切力

1.2.6沉降时间

1.2.7水力停留时间

1.2.8溶解氧(DO)、pH和温度

1.2.9选择压

1.2.10基质匮乏期

1.2.11进水中钙离子的存在

1.2.12游离氨对好氧颗粒污泥形成的抑制

1.2.13微生物多样性

1.3好氧颗粒污泥的应用

1.3.1利用好氧颗粒污泥实现同步硝化反硝化

1.3.2好氧颗粒污泥在生物强化除磷中的应用

1.3.3利用好氧颗粒污泥去除重金属

1.3.4含酚废水的处理

1.4本实验的研究意义

第2章胞外多聚物(EPS)

2.1 EPS的基本性质

2.1.1 EPS的来源

2.1.2 EPS的组成

2.2 EPS与污泥絮凝性的关系

2.3 EPS与污泥颗粒化的关系

2.4总结与展望

第3章试验材料与方法

3.1试验材料与仪器

3.1.1试验材料

3.1.2主要试剂的规格与生产厂家

3.1.3试验设备与仪器

3.2试验方法

3.2.1好氧颗粒污泥的快速培养

3.2.2 EPS对好氧污泥颗粒化的影响研究

第4章好氧颗粒污泥的快速培养

4.1污泥颗粒外观形态变化

4.2粒径变化

4.3 SS和SVI变化

4.4讨论

4.5 小结

第5章EPS对污泥颗粒化的影响研究

5.1颗粒污泥中微生物分泌EPS存在形式

5.2颗粒污泥形成过程中EPS组成的变化

5.3颗粒污泥形成过程中污泥表面疏水性变化

5.4颗粒污泥中EPS有机成分与污泥表面性能的关系

5.5小结

结论

有待进一步深入和完善的工作

参考文献

致谢

附录