温度对活性污泥沉降性能与微生物种群结构的影响-第3页-北极星水处理网

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表2 不同的运行温度下系统中EPS 及PN/PS 比的变化情况

表 2 为不同的运行温度下系统EPS及PN/PS比的变化情况.由表可以看出,阶段Ⅰ和阶段Ⅱ运行稳定后EPS 的分泌量差距较大,阶段I 不同运行系统的EPS 分泌量均在30mg/gVSS 以上,而阶段II5 个运行系统的最大分泌量仅为25mg/gVSS.国内外有关研究显示EPS 含量与污泥的沉降性能存在直接关系,这可能是因为,EPS 成分通常显示负电性,其更容易与系统内的Ca2+,Mg2+离子相结合以增加絮体疏水性能和沉降性能[22].由于阶段I 各系统的污泥沉降性能远优于阶段Ⅱ,所以阶段I 各系统的EPS 总量均高于阶段II 的各系统.但污泥的沉降性能与EPS 单成分如多糖和DNA 的分泌量并无直接联系.本试验各阶段EPS单组分的变化情况与污泥的沉降性能较差的相关性即验证了这一点.值得注意的是,本试验中阶段I 的PN/PS 比普遍低于阶段II 的PN/PS 比,且同一阶段PN/PS 比随运行温度的升高而降低,这可能是因为温度越高越有利于多糖的合成,而对蛋白质的合成不利,当PN/PS 比较高且EPS 分泌量较低时会导致污泥较差的沉降性能.Liao[23]发现EPS 组分中多糖含量对污泥表面的疏水性及表面电荷有负面影响,Morgon[24]亦报道EPS组成之间的比例关系对厌氧和好氧污泥絮体比单个EPS组分在决定污泥表面疏水性及表面电荷方面更加重要.由此可见,阶段Ⅱ期间污泥的沉降性能随着温度的升高而恶化与系统EPS单组分PN/PS比的逐渐减小关系极大.也有相关研究指[22-25]出,EPS的存在不利于污泥的沉降性能,EPS各单成分含量均与SVI成正比,沉降性能恶化与高浓度EPS有关.目前对EPS及其单成分对污泥沉降性能的影响并无定论,仍需进一步探究.

2.3不同的运行温度对丝状菌种类的影响

表 3 丝状菌鉴定结果

不同的运行温度下活性污泥微生物种群结构差异较大,活性污泥微生物种群结构的差异尤其是丝状菌种类的不同是造成活性污泥系统沉降性能差异的根本原因[13].表3 为不同的运行温度下丝状菌的鉴定结果.由表3 可以看出,阶段Ⅰ期间不同的运行温度下系统的FI 几乎全部为0,污泥的沉降性能良好.然而在沉降性能良好的活性污泥系统中仍能发现一些丝状菌,这些丝状菌以Type 0041 和Type 0092 为主,构成活性污泥的骨架. 根据Eikelboom[13]记,Type 0041,Type0092 是市政污水处理系统中的常见丝状菌,适应能力较强,其为优势丝状菌时一般不会导致污泥沉降性能严重恶化,这是因为Type 0041 为附着型生长的丝状菌,其构型有利于菌胶团的附着,而Type 0092 通常生长在菌胶团的内部,对污泥沉降性能没有太大影响.由表3 还可以看出,阶段Ⅱ期间系统的 FI 随着运行温度的升高逐渐升高且不同系统中丝状菌的种类差异较大.低温系统丝状菌种类比较单一,说明很多丝状菌在低底物浓度下不能适应低温环境而逐渐从系统中淘洗出去.15℃的系统以Type 0581 型丝状菌为主,且5个系统中几乎都存在Type 0581,由此可知该类丝状菌对温度的适应性极强, Eikelboom[13]指出Type 0581 容易在低负荷非连续流系统中生长且一般不会引起较高的SVI 值(120~130mL/g),因此该类丝状菌在15℃的系统中虽然呈优势生长趋势,但并不会引起污泥沉降性能的严重恶化,FI=2(图5a).当运行温度为20℃时,系统的优势丝状菌为Type 1701,据报道Type 1701 的大量增殖容易引起较高的SVI 值,但该系统的SVI 值稳定维持在200mL/g 左右.经过考察发现系统中还存在较多的Type 0092 和Type 0581,这两种丝状菌的存在通常不会引起污泥沉降性能的恶化,所以该系统并没有发生恶性污泥膨胀.25℃的常温系统下Type 0041 和Type 0092 型丝状菌得到了优势生长(图5c),这与实际污水处理厂的情况类似.采用30℃的运行温度时,污泥系统发生了严重的膨胀现象,其中Thiothrix.spp 型丝状菌大量增殖,经过革兰氏和钠氏染色后发现,该类丝状菌呈现莲花丛型生长,且具有很多分生体,FI=5(图5d).根据记载,若丝状菌呈莲花丛型生长则意味着该类丝状菌新陈代谢旺盛,正在快速增殖.因此可以认为Thiothrix.spp 型丝状菌的最适生长温度为30℃,并能引发严重的污泥膨胀问题.同时还发现系统中存在大量antinomycetes 菌属,该类菌属对温度的依赖性极强,所以其他系统中并未出现类似菌属.当运行温度为35℃时系统的优势丝状菌为S.natans. S.natans 的大量增殖能够引起较高的SVI 值,这与试验结论一致.此外该系统中还存在少量的M.parvicella,Type 0092 和Type 0581.

3 结论

3.1 运行温度对活性污泥沉降性能的影响要远

远弱于高底物浓度的影响,仅仅改变系统的运行温度并不能引起活性污泥沉降性能的变化.

3.2 当运行温度与低底物浓度共同作用时,活性污泥的SVI 值随着运行温度的升高而增大.

3.3 阶段Ⅰ系统具有明显的底物贮存和消耗现象,其胞内贮存物PHA和糖原的贮存和消耗具有相反的规律,而阶段Ⅱ不存在底物贮存和消耗现象,但PHA和糖原的贮存基值随运行温度的升高呈下降的趋势;

3.4 运行温度较低时,丝状菌种类较单一.阶段Ⅰ系统均未发生污泥膨胀问题,丝状菌以Type0041 和Type 0092 为主,阶段ⅠI 五个系统发生了不同程度的污泥膨胀问题,不同的运行温度导致优势丝状菌的种类不同.

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