好氧颗粒污泥的快速培养以及胞外多聚物对颗粒化的影响研究_廖青

工业用水与废水INDUSTRIALWATER&WASTEWATERVol.39No.4Aug.,2008坏,必要时还能为细胞提供碳源[9]。虽然目前对于EPS的组成以及它的物化性质进行了一些研究,但是EPS对好氧污泥颗粒化过程的影响却仍然还不甚明确。本研究通过对好氧污泥颗粒化过程的研究,进一步认识了好氧污泥颗粒化的机理以及胞外多聚物在颗粒化过程中的影响。1材料与方法1.1反应器的安装与运行试验同时采用R1、R2、R3三个间歇反应器(SBR)进行,它们具有相同的结构,如图1所示,SBR反应器为有机玻璃制成,长和宽均为18.0cm,高35.0cm,有效容积10L,用气泵和曝气沙头供气,通过转子流量计控制曝气量。SBR反应器在室温下(25℃)运行,各阶段操作变化都通过时间控制器进行控制。反应器每天运行5个周期,每周期时间为3.5h,其中进水10min,曝气运行120min,静置沉淀60min,二次曝气、沉淀及排水20min。排水口位于反应器中部,每周期排水5L,即反应器每周期处理水量为5L。1.2试验用水试验用水采用人工模拟废水,以葡萄糖为碳源,其组成见表1。1.3接种污泥普通活性污泥取自长沙市第二污水处理厂二沉池,好氧颗粒污泥、厌氧颗粒污泥由实验室自行培养。R1中接种普通活性污泥,R2中接种质量分数为15%的成熟好氧颗粒污泥和质量分数为85%的普通活性污泥,R3中接种质量分数为15%的厌氧颗粒污泥和质量分数为85%的普通活性污泥。1.4分析项目和方法(1)SVI、MLSS采用标准方法;污泥形态通过普通光学显微镜观察;粒径分析采用标准筛分法。(2)EPS的提取:采用超声波法,取污泥水样20mL于离心管内在4℃、2000r/min下离心15min,弃上清液,加入40mLPBS缓冲液(0.05mol/LNa3PO4,0.15mol/LNaCl,pH值为7),振荡均匀,35W超声振荡4min,于4℃下20000r/min高速离心20min后取上清液,经0.22μm滤膜过滤后,用于成分分析[10]。(3)多糖与蛋白质的测定:多糖(Polysaccha-ride,PS)的含量采用苯酚-硫酸法进行测定,蛋白质(Proteins,PN)的测定方法采用Lowry法。(4)细胞疏水性(RelativeHydrophobicity,RH)的测定:30mL活性污泥样品用Tris-Hcl缓冲液冲洗并在超声波的作用下分散后加入15mL正辛烷经振动混合器混合5min后静置30min使之完全分离,污泥RH=(1-ρ(MLSS混合前)/ρ(MLSS混合后))×100%[11]。(5)絮凝性能测定(Flocculation,FA):取30mL污泥样品,在超声波(50W)作用15s使之完全分散,取10mL在1200r/min的转速下离心2min在600nm波长下测定上清液的吸光度(A)余下的部分在室温下低速搅拌15min使之重新絮凝,取10mL在上述相同条件下离心后测定上清液吸光度(B)絮凝性能表示为:FA=(1-B/A)×100%。2试验结果2.1粒径变化成熟的好氧颗粒污泥具有光滑的表面,边界清晰[12],多数颗粒污泥的直径在0.5～1.5mm[13]。污泥粒径的变化能够最直观体现污泥的颗粒化过程。表1人工模拟废水组成Tab.1Componentsofsimulantwastewater成分质量浓度成分质量浓度ρ(Glucose)/(mg·L-1)600~750ρ(ZnSO4·7H2O)/(mg·L-1)0.12ρ(NH3-N)/(mg·L-1)25ρ(MnCl2·2H2O)/(mg·L-1)0.12ρ(PO43--P)/(mg·L-1)5ρ(FeSO4·7H2O)/(mg·L-1)1.5ρ(CaCl2)/(mg·L-1)6ρ(CuSO4·5H2O)/(mg·L-1)0.03ρ(MgSO4·7H2O)/(mg·L-1)60ρ(CoCl2·6H2O)/(mg·L-1)0.15ρ(NaHCO3)/(mg·L-1)130ρ((NH4)6Mo7O24)/(mg·L-1)0.18ρ(EDTA)/(mg·L-1)30注:NH3-N用NH4Cl配制,PO43--P用K2HPO4、KH2PO4配制·14·廖青,李小明,杨麒,等:好氧颗粒污泥的快速培养以及胞外多聚物对颗粒化的影响研究图2是不同时期3个反应器内污泥粒径的分布情况。试验中,接种前普通活性污泥为絮状,成熟好氧颗粒污泥与厌氧颗粒污泥的平均粒径分别为1.5mm和2.5mm。从图2可以看出,反应器启动10d之后,R1中的大部分污泥的粒径在0.2mm左右,反应器R2中污泥成长较快,在第10天,超过45%的污泥粒径在0.2～0.6mm之间,R3中的大粒径厌氧颗粒污泥在好氧条件下破碎为0.1mm左右的颗粒。运行到第20天,R1中的污泥