剩余污泥減量化污水處理工藝及微生物群落特征研究.pdf

1、以活性污泥和生物膜為代表的污水生物處理以高效低耗的突出優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于城市污水和工業(yè)廢水處理。然而，產(chǎn)生大量剩余污泥以及高昂的污泥處理費(fèi)用已成為污水生物處理技術(shù)最大弊端之一。因此，如何從根本上解決剩余污泥問題已成為當(dāng)今環(huán)境工程界面臨的挑戰(zhàn)。在污水處理過程中減少剩余污泥排放，從源頭上降低剩余污泥產(chǎn)量的各種污泥減量技術(shù)已成為廢水生物處理研究的熱點(diǎn)和發(fā)展方向。具有代表性的好氧-沉淀-厭氧(OSA)工藝在傳統(tǒng)活性污泥工藝污泥回流段增加污泥厭氧環(huán)節(jié)

2、，不需要添加任何化學(xué)藥劑和貴重設(shè)備，有利于降低運(yùn)行和投資成本，符合可持續(xù)污水處理模式，具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
　　本論文系統(tǒng)研究了好氧-沉淀-厭氧工藝污水處理效能和污泥減量效果以及影響因素，探索了工藝污泥減量機(jī)制，首次利用變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術(shù)和熒光原位(FISH)技術(shù)分析了 OSA工藝微生物種群特征、多樣性以及運(yùn)行條件變化對(duì)優(yōu)勢種群更替的影響。開發(fā)了具有內(nèi)源反硝化除磷功能的污泥減量新工藝，探討了內(nèi)源反硝化除磷污泥減

3、量新工藝污水處理效能和污泥減量效果以及相關(guān)的影響因子，著重對(duì)工藝反硝化除磷效能和特征進(jìn)行了分析和研究，并利用DGGE和FISH技術(shù)從微生物生態(tài)學(xué)角度探討了微生物種群特征與工藝處理效能間的關(guān)系。
　　以傳統(tǒng)活性污泥(CAS)工藝為參照，在分析探討厭氧-沉淀-好氧(OSA)工藝污泥減量和污水處理效能以及相關(guān)影響因子的基礎(chǔ)上，著重研究了 OSA工藝污泥減量的內(nèi)在控制機(jī)制。研究結(jié)果表明，由于微生物維持代謝和內(nèi)源代謝增加引起的污泥衰減和慢速

4、生長微生物是OSA工藝污泥減量的主要原因，其中大約2/3的污泥減量是由污泥衰減引起的，慢速生長微生物對(duì)OSA工藝污泥減量的貢獻(xiàn)為23％左右；10%左右污泥減量是由能量解偶聯(lián)機(jī)制引起的。
　　利用 DGGE和FISH技術(shù)對(duì) OSA工藝微生物種群多樣性和群落特征進(jìn)行研究分析，得到OSA工藝微生物種群多樣性比CAS工藝更加豐富，增加有機(jī)負(fù)荷和廢水水質(zhì)復(fù)雜化都會(huì)使微生物種群多樣性增加，但優(yōu)勢微生物群落基本不受影響，OSA工藝微生物群落結(jié)構(gòu)

5、相對(duì)穩(wěn)定的這一特點(diǎn)決定了OSA工藝具有良好穩(wěn)定的運(yùn)行效能。從DGGE優(yōu)勢條帶中分離到的11個(gè)優(yōu)勢菌與GenBank中已有微生種屬比對(duì)發(fā)現(xiàn)，其中7個(gè)優(yōu)勢菌與GenBank統(tǒng)計(jì)的在反硝化污泥、EBPR污泥中出現(xiàn)的種屬相似性非常高，表明 OSA工藝中插入污泥厭氧池為內(nèi)源反硝化菌和生物聚磷菌創(chuàng)造有利的生長條件。系統(tǒng)進(jìn)化樹分析結(jié)果表明，β-proteobacteria種屬的微生物是OSA污泥系統(tǒng)的主要種群。
　　開發(fā)了內(nèi)源反硝化除磷污泥減量

6、工藝，在好氧池有機(jī)負(fù)荷Ns約為0.87 kgCOD/kgMLSS·d，系統(tǒng)污泥回流比為25%，反硝化污泥回流比為35%的條件下穩(wěn)定運(yùn)行，污泥產(chǎn)量為4.78g/d，污泥產(chǎn)率為0.30gMLSS/gCOD，COD平均去除率為90%，NH4+-N、TN的去除率分別穩(wěn)定在86%和84%左右，TP去除率達(dá)到80%左右。內(nèi)源反硝化除磷工藝中缺氧反硝化聚污泥約占總聚磷污泥的35%～44%。提高SRT，可提高生物吸磷效率，增加污泥中磷含量，這一定程度上

7、緩解了剩余污泥排放量和TP去除率之間的矛盾。
　　利用DGGE技術(shù)，對(duì)代表性優(yōu)勢條帶測序相似性比對(duì)，并構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹，分析內(nèi)源反硝化除磷工藝微生物群落特征。內(nèi)源反硝化除磷工藝中的微生物主要由α-proteobacteria、β-proteobacteria、γ-proteobacteria、CFB-group bacteria、 low G+C gram-positive bacteria五大菌群構(gòu)成，其中β-proteobact