好氧顆粒污泥胞外聚合物的產(chǎn)生與分布.pdf

1、好氧顆粒污泥是近期發(fā)展起來(lái)的一種生物膜工藝，也是生物自身固定化的一種形式。目前，好氧顆粒污泥的研究仍集中在污泥的培養(yǎng)上，其形成機(jī)制尚不清楚。較一致的觀點(diǎn)認(rèn)為顆粒污泥的形成與胞外聚合物(EPS)的產(chǎn)生有關(guān)。EPS是微生物分泌于細(xì)胞表面的代謝產(chǎn)物，它填充在微生物細(xì)胞之間形成絮凝體的空間結(jié)構(gòu)，微生物被包埋其中。EPS的位置和含量決定了它對(duì)污泥顆?；臀勰嘈再|(zhì)具有重要影響。 本文主要研究了不同操作條件和基質(zhì)條件下，好氧顆粒污泥EPS的

2、組成和含量的變化，以及在污泥和體系上清液中的分布情況，并在考察相似培養(yǎng)條件、不同污泥形態(tài)及不同培養(yǎng)條件下(相對(duì)封閉的膜生物反應(yīng)器中)、相同污泥形態(tài)產(chǎn)生的EPS及其分布的基礎(chǔ)上，探討EPS組成及其在體系中的分布與好氧顆粒污泥的形成及形態(tài)保持、系統(tǒng)出水水質(zhì)之間的關(guān)系。因此，本研究不僅可以充實(shí)已有污泥EPS的研究?jī)?nèi)容，對(duì)理解好氧顆粒污泥的形成及其培養(yǎng)、優(yōu)化處理系統(tǒng)性能和出水水質(zhì)也具有重要意義。主要研究結(jié)果如下： 1、在不同操作條件和

3、基質(zhì)條件下，好氧顆粒污泥中EPS含量的變化幅度較小，而上清液EPS濃度變化較大。溶解氧(DissolvedOxygen，DO)較低(0.7mg/L)、有機(jī)負(fù)荷過(guò)高(1.28kgCOD/kgMLSS·d)或不適當(dāng)?shù)腃/N比(60)，會(huì)導(dǎo)致體系上清液EPS濃度升高，達(dá)到16.8～53.6mg/L，系統(tǒng)出水中溶解性COD濃度增加，出水水質(zhì)惡化。 2、DO為4.5mg/L、pH為中性、污泥負(fù)荷小于0.37kgCOD/kgMLSS·d、

4、C/N比為20：1時(shí)，好氧顆粒污泥表面光滑、泥水界面清晰、形態(tài)完整，污泥中EPS的含量約占污泥總質(zhì)量的9～12％，與厭氧顆粒污泥(0.6～20％)相近。此時(shí)，EPS在上清液中的含量為最低或接近最低，為14.0～26.0mg/L，出水水質(zhì)良好。 3、pH值為5.5的酸性條件下，上清液中EPS濃度高達(dá)527.6mg/L，出水水質(zhì)嚴(yán)重惡化。污泥EPS以多糖為主，占污泥EPS總量的52.6％。而其它條件下，好氧顆粒污泥EPS均以蛋白質(zhì)

5、為主，占污泥EPS總量的60.9～78.1％。污泥中蛋白質(zhì)對(duì)污泥形態(tài)的保持具有重要影響，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量降低時(shí)均伴隨有顆粒污泥性狀的變差或解體。酸性條件、不適當(dāng)?shù)腃/N比或較低DO均不利于污泥顆粒形態(tài)的維持。 4、不同污泥形態(tài)的EPS總量從高到低依次為：好氧顆粒污泥為130.8mg/gVSS，載體生物膜為106.5mg/gVSS，好氧絮狀污泥為102.1mg/gVSS，厭氧顆粒污泥為64.2mg/gVSS。絮狀污泥中的EPS以多糖

6、為主，占總量的53.8％，顆粒污泥和生物膜則以蛋白質(zhì)為主，占總量的65.1～70.6％。固定化污泥(生物膜和顆粒污泥)中蛋白質(zhì)與多糖之比為2.26～3.52，遠(yuǎn)高于絮狀污泥的0.69，且腐殖酸含量為6.0～6.6mg/gVSS，明顯低于絮狀污泥的10.0mg/gVSS。蛋白質(zhì)是污泥顆?；闹匾蛩?，而腐殖酸則不利于污泥顆粒的形成。適宜的蛋白質(zhì)、多糖和腐殖酸組成是顆粒污泥形成的重要條件。 5、體系上清液中的EPS比產(chǎn)量由高到低的

7、次序與污泥中相同：好氧顆粒污泥為8.2mg/gVSS，載體生物膜為6.7mg/gVSS，好氧絮狀污泥為5.0mg/gVSS，厭氧顆粒污泥為3.4mg/gVSS，且均以多糖為主，占溶解性EPS總量的51.7～74.5％。相對(duì)于絮狀污泥體系，顆粒污泥或生物膜的EPS較多存在于體系上清液中，出水中的溶解性COD值一般高于絮狀污泥，而絮狀污泥體系EPS則較多存在于污泥中。 6、將好氧顆粒污泥置于相對(duì)封閉的膜生物反應(yīng)器(MBR)體系中，

8、隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，上清液中蛋白質(zhì)、多糖和腐殖酸濃度迅速增加，分別從最初的16.3mg/L、3.5mg/L和1.0mg/L增加到330.6mg/L、420.1mg/L和19.0mg/L。污泥EPS中多糖含量較穩(wěn)定，平均值為40.2mg/gMLSS。蛋白質(zhì)和腐殖酸的量變化較大，總的趨勢(shì)是增加的，分別從60.0mg/gMLSS和17.0mg/gMLSS升高到157.4mg/gMLSS和46.6mg/gMLSS。顆粒污泥粒徑逐漸變小，平均粒徑

9、由接種時(shí)的2.8mm減小到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的2.1mm。 7、將絮狀污泥置于MBR體系中，上清液蛋白質(zhì)和腐殖酸濃度在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中變化不大，平均值分別為8.4mg/L和8.1mg/L。而多糖卻經(jīng)歷了一個(gè)先升高后降低的過(guò)程，在第9天時(shí)達(dá)最大值88.9mg/L,而后逐漸降低，最終趨于穩(wěn)定(15mg/L左右)。污泥EPS中多糖和腐殖酸含量在起伏中相對(duì)保持穩(wěn)定，平均值分別為31.7mg/gMLSS和14.6mg/gMLSS。蛋白質(zhì)含量在前2