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随着污水处理设施的建设得到大范围普及,污泥的处理处置的形势变得更加严峻,减少污泥量能够极大的降低污水处理成本,由于各种经济或政策原因,常用的污泥处理处置方法不能经济高效的处理大量剩余污泥。兼氧膜生物反应技术(简称FMBR技术)在保证污水达标排放的同时,可以实现剩余有机污泥近零排放,是解决剩余污泥问题的理想工艺,研究其污泥减量机理有助于更好地进行工艺控制及优化,同时可以为污泥减量提供理论依据。本课题主要针对FMBR技术处理城镇生活污水过程中实现剩余有机污泥零排放的机理进行探讨。1、溶解氧(DO)是FMBR设备重要的运行参数,实验以某区域生活污水为处理对象,分别考察了FMBR小试设备A(DO为0.5~2.5mg/L)、B(DO为1.0~3.0mg/L)对污染物处理效果及污泥性质,两台设备启动30d后基本开始稳定运行,连续运行150d,结果表明:设备A、B稳定运行后对污染物去除率都在90%以上,脱氮除磷效率略有差异,设备A、B污泥浓度(MLVSS)分别在12g/L和10g/L左右,差异较明显,溶解氧对FMBR污泥产量有明显的影响。2、对FMBR设备A、B中的污泥性质进行比较分析,通过分析污泥脱氢酶活性和ATP探讨反应器中能量转化情况。结果表明设备A、B的脱氢酶活性平均值分别为94.35 mg/gvss和136.82mg/gvss,一般情况下脱氢酶活性越高,微生物产生能量越多,污泥产量越大,因此根据理论设备A中污泥ATP含量和污泥浓度都应该小于B,但最终测得设备A、B中MLVSS分别在12g/L和10g/L左右,膜区污泥中ATP平均为0.00719μg/mgvss和0.00356μg/mgvss,与理论相反。最终分析认为FMBR反应器内微生物在兼氧厌氧-好氧环境中不断循环往复,发生了能量解偶联,且设备B解偶联作用大于A,使最终污泥产率低于设备A。3、污泥水解促进微生物隐性增长是实现污泥减量的关键步骤,实验通过分析污泥中EPS含量和胞外蛋白酶活性,探讨污泥水解效率及其影响因素。结果表明:设备A膜区附近、反应器中部、进水口附近的EPS含量分别为28.43、21.23、24.24 mg/gvss,设备B分别为15.15、12.79、15.38 mg/gvss,设备A污泥中EPS含量高于B;EPS含量与胞外酶活性相互作用,实验测得设备B中各区域蛋白酶活性高于设备A,分析得出设备B污泥中EPS含量少,胞外酶活性高,微生物残骸等大分子物质被高活性的胞外酶降解成为可以被微生物代谢的基质,促进微生物隐性增长,使设备B污泥产率低于设备A。4、将MBR工艺污泥与FMBR反应器污泥中EPS含量、蛋白酶活性、脱氢酶活性进行对比,MBR工艺膜区污泥中EPS含量明显高于FMBR设备A、B,胞外蛋白酶活性明显低于FMBR反应器A、B。将设备B中部污泥取样进行群落结构分析,并与MBR工艺进行对比。结果表明:FMBR污泥中微生物多样性指数(Shannon)为4.96,是常规MBR的2~3倍;FMBR工艺与其它污水处理工艺的微生物群落主要菌种相同,均为变形菌,但FMBR工艺中具有发酵性能的梭菌、拟杆菌所占比例均明显高于MBR工艺,尤其是梭菌在MBR工艺中很少被大量检出,该菌种可以分泌大量胞外酶,能有效降解大分子物质,促进微生物进行隐性增长,是FMBR实现污泥减量的关键菌种。