丝状菌污泥膨胀的影响因素与控制

本文系统地介绍了近一、二十年来国际上关于丝状菌尼膨胀的最新研究成果，从丝状菌的种类与特性，丝状菌污泥膨胀的机理，引起污泥膨胀的污水性质和运行条件等方面合成地论述了污泥膨胀的影响因素与控制方法，对国内外污泥膨胀研究现状与存在问题的分析提出了该课题今后的研究方向。     

丝状菌膨胀污泥好氧颗粒化稳定性及微生物多样性

丝状菌作为污水生物处理中的常见菌种,被认为是诱发污泥膨胀的主要因素.然而由于其特殊的丝状形态,对污泥颗粒的形成起到了至关重要的作用.以丝状菌膨胀污泥为研究对象,探究丝状菌对污泥颗粒化过程及维持污泥颗粒稳定性的影响,并对污泥系统微生物多样性进行分析.试验分别接种丝状菌膨胀污泥(SVI=241.56 mL·g^-1)和絮状污泥(SVI=64.22 mL·g^-1)进行颗粒化培养,结果表明,膨胀污泥和絮状污泥颗粒出现时间分别为20 d和40 d,成熟颗粒粒径分别为650μm和700μm,膨胀污泥颗粒化时间仅为絮状污泥的一半.缺氧区添加后,颗粒都有不同程度破碎,但膨胀污泥培养的成熟颗粒SV₃₀/SV₅值短期波动后恢复至1,维持稳定性能力更强.微生物群落结构分析表明,膨胀污泥中norank＿o＿＿Saccharimonadales、unclassified＿o＿＿Saccharimonadales和unclassified＿f＿＿Saccharimonadaceae相对丰度从0.05%、0.01%和0.01%增长...     

盐胁迫条件下好氧颗粒污泥生长模式研究

研究了含盐量分别为1%、2.5%、5%条件下颗粒污泥成长特性,对其表面结构、粒径分布与稳定性进行了评估.结果表明,在颗粒成长初期颗粒较为疏松,粒径和离散度均呈增大趋势;颗粒成熟后粒径密实度增大,粒径大多稳定在0.3～0.5 mm左右.成熟的颗粒污泥在含盐量1%下颗粒孔隙率较大,离散度较小,菌胶团细菌占优势,微生物通过胞外多聚物相互聚集,其稳定性较好;而在含盐量5%下其孑L隙率和离散度呈现相反趋势,丝状菌占优势,颗粒通过丝状菌的相互缠绕形成,其稳定性较差;但在含盐量2.5%下由于菌胶团细菌与丝状菌均未成为优势菌群,难以维持稳定结构,颗粒发生膨胀自溶,其离散度也变大.研究提出了同质和异质2种生长模式,颗粒粒径分布较窄的成长模式称为同质生长,其颗粒的生长及基质利用条件基本相同,故系统稳定;而颗粒粒径分布较宽的成长模式称为异质生长,其颗粒生长和基质利用条件差异性大,故系统不稳定.     

低溶解氧污泥微膨胀节能理论与方法的发现、提出及理论基础

预防和控制污泥膨胀一直是国内外研究的热点和难点,但目前尚未出现利用丝状菌特性、针对利用丝状菌污泥膨胀的节能理论与方法的研究.实际的污水处理厂运行结果表明,供氧不足引起了污泥膨胀,但并没有导致污泥流失,相反出水水质有所改善,出水COD、SS和TP的去除率得到了提高,基于此提出了低溶解氧污泥微膨胀节能理论与方法.在阐述低溶解氧污泥微膨胀节能方法的发现和提出的基础上,对低溶解氧引发丝状菌适度生长、丝状菌和微膨胀在提高出水水质的重要作用,及利用低溶解氧微膨胀来节能的机制进行了理论分析.并对低溶解氧污泥微膨胀节能理论和方法的应用和研究方向进行了展望.     

丝状菌污泥膨胀的微生物学理论与控制对策

在活性污泥系统中，由丝状菌过度繁殖引起的污泥膨胀是最难解决的问题之一。文章对与丝状菌污泥膨胀相关的微生物学和丝状菌生理生态学进行了讨论；介绍了现有的解释污泥膨胀的基本理论，并对丝状菌膨胀的控制措施进行了探讨。     

低温下活性污泥膨胀的微生物群落结构研究

采用水质参数指标测定和高通量测序技术,探讨了郑州某污水处理厂冬季间歇性污泥膨胀机制.结果表明该厂活性污泥的污泥容积指数(SVI值)的变化与季节温度变化有显著的负相关性,1~4月及12月易发生污泥膨胀,但是不影响出水水质.高通量测序技术分析发现污泥膨胀月份泥样的微生物群落结构要显著不同于未膨胀月份.该厂发生丝状菌污泥膨胀的优势丝状菌为腐螺旋菌科Saprospiraceae和黄杆菌科Flavobacterium.因此,低温导致活性污泥微生物群落结构变化是引起该厂活性污泥膨胀的原因.     

丝状菌污泥致密过程的强化条件研究

利用强化条件促使丝状菌污泥致密,是控制丝状菌污泥膨胀的一种新途径.分别采用提高溶解氧、加大表面流体流速、增加进水钙离子浓度、延长饥饿时间等方法从污泥的沉降性能方面探讨了丝状菌污泥在何时致密及怎样致密等问题.结果表明,加大表面气体流速能够短期内改善污泥的沉降性能,并且形成丝状菌颗粒污泥,污泥的SVI从膨胀时的800 mL/g降低为350 mL/g,但长期作用不明显,SVI在保持了一段时间较低值后,再次升高到800 mL/g以上.增加进水钙离子浓度能够通过形成簇状污泥群落来提高污泥的沉降性能,SVI值逐渐降低到300 mL/g,但是没有形成丝状菌颗粒.提高溶解氧和延长曝气时间在改善污泥沉降性能和丝状菌颗粒化两方面皆无明显效果,污泥的SVI并没有降低.另外,通过研究网眼椭圆度与污泥SVI的关系,发现具有高椭圆度(椭圆度O约为1.5)的成簇生长丝状菌菌群,能够改善污泥沉降性能.浸泡实验发现酸性条件对菌丝的凝聚具有破坏作用,碱性条件和二价阳离子对其影响不显著.     

温度对好氧颗粒污泥系统污泥膨胀的影响

为探究温度对好氧颗粒污泥系统污泥膨胀的影响以及微生物群落结构特征,采用序批式反应器,进水为人工合成废水,利用Illumina测序技术分析10℃、18℃和25℃3种温度下好氧颗粒污泥系统微生物群落结构及细菌的动态变化.结果表明,18℃条件下好氧颗粒污泥沉降性能良好SVI值维持在40mL/g左右.而10和25℃条件下好氧颗粒污泥均发生膨胀现象,SVI值分别为194.67和100mL/g.通过q PCR分析可知,10℃条件下,特定的丝状菌里Sphaerotilusnatans丰度值最高,该菌大量繁殖导致SVI值极高.Illumina测序结果表明,温度导致好氧颗粒污泥系统的优势菌属具有显著差异性,18℃条件下,好氧颗粒污泥优势菌属为Tsukamurella和unclassified＿f＿Comamonadaceae,系统具有良好的污染物去除能力;10℃条件下,其优势菌属为Sphaerotilus,该菌属不能利用复杂的有机物;25℃条件下,优势菌属为Tsukamurella和unclassified＿f＿Microbacteriacea.从微观角度分析好氧颗粒污泥系统脱氮性能,利用FAPROTA...     

污泥龄对低氧丝状菌活性污泥微膨胀系统的影响

为了研究污泥龄(SRT)对低氧丝状菌活性污泥微膨胀系统的影响,采用序批式间歇反应器(SBR)进行试验,分别按照厌氧/好氧和单级好氧的方式运行,考察了不同SRT下丝状菌污泥微膨胀系统的沉降性、脱氮除磷过程以及污泥特性的变化.结果表明,在好氧水力停留时间充分的条件下,低氧环境不但不会影响丝状菌微膨胀污泥的硝化进程,而且还有助于同步硝化反硝化(SND)、单级好氧除磷的发生.厌氧/好氧运行时,SRT与活性污泥的比硝化速率、比释磷速率和比吸磷速率成反比,与SND率和污泥的含磷量成正比.单级好氧运行时,减小SRT对硝化过程影响不大,但是有助于改善除磷效果.活性污泥的比耗氧速率(SOUR)、胞外聚合物(EPS)中多糖与蛋白质含量的比值、以及粘度都与SRT成反比.适当地减小SRT可以改善丝状菌微膨胀污泥的沉降性.厌氧/好氧运行时,厌氧段微氧环境易引发过度丝状菌污泥膨胀;单级好氧运行时,SRT过低会造成污泥黏性骤增而引发黏性污泥膨胀.     

SBR法处理生活污水时非丝状菌污泥膨胀的发生与控制

采用序批式活性污泥法(SBR)处理实际生活污水.研究了低溶解氧条件下,有机负荷对污泥膨胀的影响和突然降温对污泥沉降性能的影响.低溶解氧条件下,当有机负荷为0 20kg·(kg·d)-1和0 26kg·(kg·d)-1时,活性污泥中虽然有丝状菌存在,但并没有发生污泥膨胀.有机负荷达到0 57kg·(kg·d)-1时,菌胶团过量生长,发生非丝状菌污泥膨胀.提高溶解氧,降低有机负荷可使污泥沉降性能恢复正常.突然降温,也会导致非丝状菌污泥膨胀.恢复温度后,膨胀现象可得到控制.非丝状菌污泥膨胀除了没有丝状菌过量增殖外,还具有污泥有粘性,泥水混合液难过滤的特点.     

温度对活性污泥沉降性能与微生物种群结构的影响

为探究运行温度与活性污泥沉降性能之间的关系,采用5个带有自控设备的序批式反应器考察了不同的运行温度(15,20,25,30和35℃)对活性污泥沉降性能及微生物种群结构的影响.结果表明,采用短时进水,由于运行温度对污泥沉降性能的影响远远弱于底物浓度的影响,且系统中的优势丝状菌以Type 0041和Type 0092为主,所以5个系统均未发生污泥膨胀现象;采用长时进水,5个系统均发生了丝状膨胀现象,温度与低底物浓度的相互作用导致污泥的SVI值随运行温度(15~30℃)的增加而升高,而运行温度为35℃时污泥的SVI值要低于30℃的情况.同时不同的运行温度下污泥胞内胞外贮存特性及优势丝状菌的种类差异较大.     

Responses of protists with different feeding habits to the changes of activated sludge conditions: A study based on biomass data

Changes of protists, which were categorized into different functional groups primarily according to their feeding habits, in two full-scale municipal wastewater treatment systems experiencing sludge bulking were investigated over a period of 14 months. Protist biomass represented 3.7% to 5.2% of total biomass on average under normal sludge conditions, and the percentage increased significantly (p < 0.05) under sludge bulking conditions. The biomass of Chilodonella spp., capable of eating filamentous bacteria, tended to decrease in both systems when sludge bulking occurred, showing that the abnormal growth of filamentous bacteria did not lead to a biomass bloom of this group of protists. On the other hand, the bactivorous protists represented more than 96% of total protist biomass, and the biomass of this group, particularly the attached ciliates, increased significantly (p < 0.05) when sludge bulking occurred. The significant increase of the attached ciliates may have possibly facilitated the growth of filamentous bacteria through selectively preying on non-filamentous bacteria and further exacerbated sludge bulking. The redundancy analysis and correlation analysis results showed that the biomass changes of the attached ciliates were primarily related to the sludge volume index and to some extent related to five-day biochemical oxygen demand loading and hydraulic retention time.     

浅析污泥膨胀的特性与控制对策

从丝状菌和絮凝菌的生长特性方面对活性污泥膨胀的特性及影响因素进行了分析研究,详细论述和分析了各种活性污泥膨胀控制措施。     

生物倍增工艺对于长效预防污泥膨胀的作用探讨

结合工程实例,探讨了实际应用中生物倍增工艺表现出良好的污泥沉降性能的原因。指出工艺提供的均匀微孔曝气以及低溶解氧的实时自动控制避免了氧限制型污泥膨胀的发生;实时控制下的大比倍循环稀释特点使其具有较强抗冲击负荷能力,可避免低温、低负荷型污泥膨胀的发生;长泥龄运行使MLVSS/MLSS由0.71降低到0.66,污泥中活性比例的降低也有助于形成好的污泥沉降性能;此外,从生态学角度分析了高污泥浓度使活性污泥系统中丝状菌的自然控制力得到加强,提出利用高污泥浓度来预防污泥膨胀的生态学方法。     

A2O-BAF反硝化除磷工艺丝状菌膨胀的发生及控制

为了有效控制A2O-BAF反硝化除磷工艺处理实际生活污水时产生的丝状菌污泥膨胀,研究了有机负荷和冬季突然降温对丝状菌污泥膨胀的影响.结果表明:当有机负荷低于0.30kgCOD/(kgMLSS·d)时,系统中存在轻度的丝状菌污泥膨胀现象;当有机负荷高于0.55kgCOD/(kgMLSS·d)时,容易引发严重的丝状菌污泥膨胀,调节有机负荷可使丝状菌污泥膨胀得到有效控制.冬季突然降温也会导致污泥膨胀的发生,恢复温度后,污泥沉降性能恢复正常,丝状菌污泥膨胀亦得到有效控制.     

营养失衡下的分层分质EPS对异型膨胀污泥及其沉降性差异影响

为探索EPS对膨胀污泥沉降性的影响,通过减少进水P源、N源的方式培养异型膨胀活性污泥,分析不同层、不同组分EPS对异型膨胀污泥沉降性影响.结果表明：异型膨胀（非丝状菌粘性膨胀、丝状菌膨胀）活性污泥EPS多糖组分Total-PS、中层组分（L-PS）含量均高于正常污泥.非丝状菌粘性膨胀污泥EPS各层多糖含量高于丝状菌膨胀污泥,而各层蛋白质（PN）含量均低于丝状菌膨胀污泥.非丝状菌粘性膨胀污泥Total-EPS（（229±94）mg/g MLSS）、PS/PN值不仅显著高于正常活性污泥（（86±16）mg/g MLSS）,也高于丝状菌膨胀污泥（（108±30）mg/g MLSS）.非丝状菌粘性膨胀污泥EPS多糖总量Total-PS、蛋白质总量Total-PN越高,SVI值越大,污泥沉降性越差,越易膨胀,且EPS蛋白质组分对污泥膨胀作用大于多糖;从不同层EPS看,松散外层（S层）EPS对非丝状菌粘性膨胀作用最大（S-PN与SVI值相关性最大,r为0.881,P<0.05）,是主要影响因子.丝状菌膨胀污泥,除了内层紧密型T-PN对SVI值影响较大外,其他各层、各组分EPS含量与SVI均呈微弱负相关.     

低负荷氧化沟系统中EPS与活性污泥沉降性能的关系

污泥膨胀是氧化沟系统中常见的运行问题,为寻求有效的针对性污泥膨胀的控制措施,需要首先明确污泥膨胀发生的机理.因此,在实验室模拟氧化沟处理系统中,采用以可溶性淀粉为碳源的模拟生活污水,探索了系统内污泥EPS的变化及其与污泥膨胀的关系.试验结果显示,在低负荷氧化沟中,污泥出现丝状膨胀,污泥中EPS含量及EPS中蛋白质含量与污泥的沉降性能(SVI)之间呈现出明显的负线性关系,但EPS中糖的含量与污泥的SVI之间无明显的线性关系.适当提高污泥负荷,污泥的EPS含量增加、沉降性能改善.研究认为,在低负荷运行的系统且缺乏细菌可快速容易降解碳源的条件下出现的污泥中EPS减少,并非是氧化沟污泥发生丝状膨胀的致因,丝状菌的优势繁殖才是根本原因.不能通过控制EPS来影响氧化沟低负荷下的污泥丝状膨胀.