论文部分内容阅读
好氧颗粒污泥由于结构紧实、生物质浓度高、沉降性能良好、对毒物及有机负荷有很强的耐冲击能力,逐渐应用于全规模工业废水及市政污水处理厂中。然而,不同运行条件下启动时间不稳定、长期运行不稳定及储存过程活性降低等因素限制了好氧颗粒污泥在实际污水处理中的大规模应用。本论文系统观察并研究了好氧颗粒污泥整个生命周期,包括形成、解体及储存过程,主要研究结果及内容如下:(1)结合XDLVO理论、污泥物化特性、胞外聚合物(EPS)和酰基高丝氨酸内酯(AHLs)信号分子,定性定量研究好氧颗粒污泥颗粒化过程。结果表明好氧颗粒污泥颗粒化过程可以分为三个阶段:适应阶段,颗粒化阶段和成熟阶段。污泥适应阶段,污泥疏水性及EPS增加,zeta电位电负性降低,污泥凝聚性升高,适应阶段后期开始出现凝结核。颗粒化阶段,随颗粒凝结核的出现,污泥凝聚性降低,EPS分泌减少,污泥疏水性和zeta电位较为稳定。此时,絮体污泥和颗粒污泥斥力势垒都增加,凝聚性下降。然而,絮体污泥疏水性下降,zeta电位电负性升高;而颗粒污泥疏水性升高,zeta电位电负性降低。凝结核出现之后,絮体污泥不易凝聚,颗粒污泥更倾向于颗粒污泥自身生长而非絮体污泥的凝聚及附着生长。成熟阶段,颗粒污泥粒径不断增大,絮体排出反应器。整个过程中,蛋白质与多糖比例在整个过程中下降,AHLs信号分子分泌增加。(2)系统研究并比较了好氧颗粒污泥长期运行过程中不同阶段物化特性、微观结构、EPS、AHLs信号分子和微生物群落变化。结果表明经过460天,完整年轻颗粒污泥逐渐转变为完整衰老颗粒污泥,裂痕颗粒污泥和破碎颗粒污泥。内核有明显钙沉淀的密实年轻颗粒污泥逐渐变为钙沉淀分布在中间和外部的含空洞衰老颗粒污泥。随好氧颗粒污泥生长,微好氧菌TM7和酸化发酵纤维粘网菌逐渐增加、蛋白质水解菌腐螺旋菌增加、可耐受水力剪切力微生物群落减少及AHLs信号分子产生相关菌减少。所有有关好氧颗粒污泥解体的变化与粒径密切相关,保持稳定合适的粒径有利于好氧颗粒污泥长期稳定运行。(3)研究好氧颗粒污泥储存过程中颗粒密度、完整性系数、疏水性、EPS、比耗氧速率等物化特性及AHLs信号分子浓度的变化,从而探究AHLs信号分子在颗粒污泥储存过程中的作用。结果表明颗粒污泥在储存过程中颗粒密度、颗粒完整性系数、疏水性及比耗氧速率下降。紧密型胞外聚合物(TB-EPS)对颗粒污泥疏水性贡献作用大于疏松型胞外聚合物(LB-EPS)。除C10-HSL与3OC10-HSL信号分子浓度先升高后下降外,C6-HSL、C8-HSL、C12-HSL、C14-HSL和30C12-HSL等信号分子均呈现下降趋势。在基质匮乏的储存环境中,C10-HSL与3OC10-HSL在AHLs信号分子分泌过程中可能起到调控作用。长期储存过程中,活细菌减少,死细菌增多,细菌活性下降,细菌交流减弱导致AHLs信号分子浓度下降。