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污泥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全面地论述了污泥膨胀的影响因素与控制方法,通过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。     

活性污泥膨胀的研究

系统讨论了活性污泥法中经常发生的、并有严重危害的丝状菌污泥膨胀.介绍了与污泥膨胀有关的丝状菌种类和特性,以及污泥膨胀的影响因素和污泥膨胀的机理.结合国际近一二十年来,关于丝状菌污泥膨胀的最新研究成果,阐述了污泥膨胀的控制方法.     

氯化钙控制污泥膨胀

污泥膨胀是活性污泥工艺运行中经常遇到的最棘手的问题之一。本实验以人工合成污水为底物,采用序机式活性污泥法（SBR）;研究投加无机混凝剂氯化钙控制污泥膨胀的情况,同时研究丝状菌和菌胶团的变化。研究发现,投加氯化钙后,丝状菌数量明显减少;形成较多大而密实规则的菌胶团,污泥膨胀得到控制。污泥容积指数（SVI）由最初的309.5 mL/g降到67.1 mL/g,污泥沉降性能改善。停止投加氯化钙后又运行了18周期,活性污泥没有发生再次膨胀。投加氯化钙对COD去除率没有明显影响。研究结果表明,投加氯化钙是一种有效的污泥膨胀应急控制措施。     

污泥膨胀形成机理及控制措施研究现状和进展

污泥膨胀现象在全球污水处理厂普遍存在,已成为制约活性污泥工艺发展的重大难题之一.本文总结了丝状细菌研究现状;重点阐述了当前引起污泥膨胀的主要机理;说明了基于这些机理的选择器控制理论;给出了主要的选择器类型.对当前关于污泥膨胀的研究进展和方向,分别从微生物和数学模型2个方面进行了讨论,最后,提出了一系列亟待解决的问题.     

污泥膨胀形成机理及控制措施研究现状和进展

污泥膨胀现象在全球污水处理厂普遍存在,已成为制约活性污泥工艺发展的重大难题之一.本文总结了丝状细菌研究现状;重点阐述了当前引起污泥膨胀的主要机理;说明了基于这些机理的选择器控制理论;给出了主要的选择器类型.对当前关于污泥膨胀的研究进展和方向,分别从微生物和数学模型2个方面进行了讨论,最后,提出了一系列亟待解决的问题.     

生物脱氮除磷工艺中的丝状菌

在生物脱氮除磷工艺中,污泥膨胀是运行管理的难题。介绍了生物脱氮除磷工艺中丝状菌的种类和数量的变化,数据表明,生物脱氮除磷工艺中的丝状菌主要是微丝菌,其次是0675型和0914型菌。经分析认为,污泥龄的增加会促进丝状菌长度的明显增长并导致污泥膨胀,生物残渣的浓度是造成长泥龄污泥膨胀的原因之一。厌氧阶段有分解生物残渣的功能,可改善菌胶团菌的微环境,从而抑制丝状菌的过剩生长,控制污泥膨胀。     

新型序批式生物膜反应器中污泥膨胀的研究

利用自主设计的新型序批式生物膜反应器(SBBR),处理高浓度有机废水时,出现了污泥膨胀问题。通过对污泥膨胀的影响和诱因分析,总结出预防及恢复措施。结果表明,污泥膨胀导致COD、TN去除率分别从92.91%和81.44%下降到79.14%和54.40%;经鉴定丝状菌性污泥膨胀中丝状菌疑似镰刀霉;低温和进水有机负荷高是导致污泥膨胀的主要诱因;经35 d的调整恢复,新型SBBR恢复了有机物去除能力和一定的脱氮能力,间接反映出其稳定性在遭受破坏后的恢复能力较强。     

改善气液传质效率实现丝状菌膨胀污泥控制的方法

为了研究活性污泥系统中丝状菌的存在与污泥气液传质的关系,实验测量了不同絮体结构丝状菌污泥对体积溶氧传质系数(kLa)的影响,并考察了改善气液传质效率对控制丝状菌膨胀的影响。实验结果表明,丝状菌对气液传质的影响主要取决于丝状菌的沉淀性能而不是丝状菌的数量。在由于溶氧不足导致丝状菌膨胀的条件下,可以通过改善丝状菌絮体结构提高系统的气液传质效率,即通过絮体结构调控消除溶氧不足的外在条件,从而实现了控制丝状菌膨胀的目的。研究成果以改善丝状菌结构为手段,从微生物本身出发提高系统曝气效果,为控制丝状菌膨胀提供了新的思路。     

微丝菌诱发污泥膨胀生长特性控制策略研究进展

丝状菌过量生长诱发的污泥膨胀现象是城市污水生物处理系统稳定运行面临的巨大挑战,它会造成二沉池固液分离困难、出水水质恶化,严重时导致整体生物处理系统的崩溃。其中,微丝菌(Microthrix parvicella)诱发的污泥膨胀现象因其发生普遍,后果严重,在污水日常工艺运行中对其的预防与控制显得尤为重要。目前,由于微丝菌分离困难,已获得的纯培养物在实验室条件下生长极为缓慢,限制了人们对其生理生化特性的深入认识,为建立有针对性的通用控制策略带来了相当难度。从实际污水处理厂的污泥膨胀现象调查与解析、混合培养体系富集模拟实验的结果表明,微丝菌在低水温(12～15℃)、低污泥负荷(0.1 kg·(kg·d)~(-1)(以MLSS计))及含长链脂肪酸的环境中具有竞争生长优势,相关组学研究也证实了其对长链脂肪酸具有良好的吸收能力。丝状菌污泥膨胀的控制手段主要包括非特异性技术(如杀菌剂投加)和针对目标丝状菌的特异性技术(如絮凝剂投加、工艺运行参数调节等);而微丝菌膨胀的传统控制策略存在见效慢、成本高、通用性差等特点。迄今为止,我国针对微丝菌诱发污泥膨胀的有效特异性调控策略依然较少。因此,系统总结目前国内外对微丝菌理化特征与生长特性,详细介绍实际工艺运行过程中对其膨胀现象的控制方法,并提出可能的控制策略对未来的研究方向具有重要的现实意义。     

污泥转移SBR工艺污泥膨胀及恢复过程中EPS的动态变化

采用新型脱氮除磷工艺-污泥转移SBR处理生活污水,主反应器因长时间处于低污泥负荷0.09~0.15 kg·(kg·d)~(-1),引起了丝状菌污泥膨胀;通过采取提高进水负荷及静态进水等方式,提高主反应器内的污泥负荷0.21~0.39kg·(kg·d)~(-1)使其污泥膨胀得以控制及恢复。考察在此过程中,EPS的变化对活性污泥沉降性能的影响。结果表明在污泥膨胀及恢复过程中PS/PN与SVI值呈明显正相关性,R~2分别为0.886 7、0.867 3;在污泥膨胀时EPS总量与SVI值呈正相关性;在恢复过程中,EPS总量与SVI值之间线性相关性不强。影响活性污泥沉降性能的关键因素是EPS中多糖与蛋白质的相对含量。     

本期推荐

<正>本期"专论与综述"栏目刊发了由杨敏、杨思敏、范念斯、齐嵘撰写的《微丝菌诱发污泥膨胀生长特性控制策略研究进展》一文。该文梳理了诱发污泥膨胀的主要丝状菌——微丝菌(Microthrixparvicella)及其控制措施的研究成果,系统总结了微丝菌的分布、理化特征、生长条件和代谢特征,详细介绍了污泥膨胀的特异性和非特异性2种控制技术,对建立高效且具有针对性的丝状菌膨胀控制策略具有重要意义。由于     

NaCl盐度对耐盐活性污泥沉降性能及脱氮的影响

针对海水冲厕工程的实施,采用序批式活性污泥反应器(SBR)处理实际含盐生活污水,考察了盐度对耐盐活性污泥沉降性能及脱氮效能的影响。研究发现,经过长期盐度驯化后的污泥系统也会出现丝状菌污泥膨胀。在经过10 g/L盐度长期驯化的污泥系统中,污泥容积指数(SVI)随着盐度的升高而降低,盐度升高使丝状菌减少,污泥絮体变小变密实。但是,盐度降低时会引发更严重的污泥膨胀,导致污泥流失。对脱氮性能的研究表明,硝化菌的耐盐能力较强。当盐度由10 g/L改变为0、5、15、20 g/L时,氨氮去除率依然可以维持在99%以上。但亚硝酸盐积累率无论是盐度升高或降低时都升高,这表明驯化后污泥中的亚硝酸氧化菌(NOB)对盐度变化的耐受能力比氨氧化菌(AOB)弱,无论盐度升高或降低都会对其产生较大的影响。     

污泥性质对动态膜形成与污染的影响

通过分析胞外聚合物(EPS)、污泥形态特征、相对疏水性(RH)和膜污染阻力分布,研究了不同性质污泥(正常污泥、膨胀污泥)对动态膜(DM)形成和膜污染的影响,结果表明,正常污泥由于较大的污泥粒径和相对疏水性动态膜形成较膨胀污泥快,时间分别为25 min和50 min;动态膜反应器运行中主要阻力为泥饼阻力,正常污泥与膨胀污泥泥饼阻力分别占总阻力的83.91%和94.87%,膨胀污泥由于大量丝状菌的存在显著增加了泥饼阻力;膨胀污泥较正常污泥结构松散,形态极不规则,EPS浓度尤其是多糖浓度高于正常污泥,使膨胀污泥的膜污染程度和速率均高于正常污泥。     

进水水质成分改变引发的污泥粘性膨胀及控制

在研究强化SBR工艺除污性能时,由于可溶性淀粉投加导致进水水质成分发生改变,污泥沉降性能在短时间内迅速恶化,污泥出现大量的粘液。镜检发现,大量指状菌胶团异常增殖且丝状菌的数量也逐渐减少。实验结果表明,系统膨胀属于污泥粘性膨胀。停止可溶性淀粉和提高主反应池的DO浓度,污泥粘性膨胀并未得到恢复,但污泥粘液逐渐消失。粘液消失后,通过模拟前期进水水质成分和缩短泥龄,污泥粘性膨胀得以控制,污泥沉降性能在短时间内恢复。实验还研究了污泥粘性膨胀对污染物去除性能的影响。     

膜生物反应器中污泥膨胀和腐败研究

针对聚醚砜膜生物反应器处理豆制品废水时发生的丝状菌污泥膨胀和污泥腐败问题,进行了实验研究。试验结果表明:污泥膨胀是由pH过低和有机负荷过高引起的,通过投加无水Na2CO3调节碱度和降低有机负荷,污泥沉降性能很快得到了改善;污泥腐败则是因废水厌氧降解过程所释放的NH3,CO2,H2S等气体所致。     

低温条件下城市污水厂污泥膨胀的生物学成因

先利用光学显微镜和扫描电镜技术,从微生物形态上判定所发生的污泥膨胀与絮体间的丝状体有关。再利用16S rRNA基因克隆文库测序技术从分类学角度进一步分析膨胀成因。结果表明,膨胀污泥微生物门分类水平上共检测出4种细菌,属分类水平上共检测出14种细菌,其中与膨胀相关的菌属是Haliscomenobacter和Trichococcus。BLAST结果表明,3株分别与Richococcus Flocculiformis、Candidatus Haliscomenobacter calcifugiens、Nostocoida limicolaⅠ相似度高的细菌与活性污泥系统发生的污泥膨胀有关。     

丝状菌污泥膨胀及其致密过程中菌丝体演替规律

为了探索丝状菌的致密途径、解决丝状菌污泥膨胀的难题,从丝状菌的自身特点及外部条件出发研究了其在污泥膨胀及致密过程中菌丝体的演替规律。研究发现,致密生长的大絮体对丝状菌的种类是有选择性的,那些丝体较弯曲、丝体强度较大、贮存能力强的菌丝体更利于形成聚集态生长。另外,研究表明,不同种类丝状菌的生长势和存贮能力不同,对底物的利用上亦存在着竞争关系。实验中存在的几个菌种对PHB颗粒的存贮能力由高到低依次为:Nostocoida limicolaⅡ、Type 1851、Type 0701、Type 021N型菌体。     

膜生物反应器中污泥膨胀和腐败研究

针对聚醚砜膜生物反应器处理豆制品废水时发生的丝状菌污泥膨胀和污泥腐败问题，进行了实验研究。试验结果表明：污泥膨胀是由pH过低和有机负荷过高引起的，通过投加无水Na2CO3调节碱度和降低有机负荷，污泥沉降性能很快得到了改善；污泥腐败则是因废水厌氧降解过程所释放的NH3，CO2，H2S等气体所致。     

污泥膨胀状态下原生动物群落结构分析

系统研究了丝状菌膨胀与非丝状菌膨胀2种典型污泥状态下原生动物的群落结构特征及其演变规律。伴随丝状菌的大量增殖,原生动物总量相应减少,匍匐型纤毛虫及有壳类肉足虫数量迅速上升,占据明显的优势地位,典型原生动物为斜管虫（Chilodonella sp.）、小轮毛虫（Trochilia minuta）以及匣壳虫（Centropyxis sp.）;非丝状菌污泥膨胀对原生动物总量及种群结构影响较小,伴随粘性菌胶团的大量出现,各功能类群的比例变化较小,但原生动物总量持续增加,其中菌食性纤毛虫呈线性增加,典型原生动物为钟虫（Vorticella sp.）。     

模拟黑水的生物处理

针对以糖蜜配制的半人工黑水生物处理时除磷效率下降和污泥膨胀的现象,利用序批式反应器(SBR)进行了实验分析,比较了以蔗糖和糖蜜为主要碳源时除磷效果的差异,并探讨了污泥膨胀发生的原因。研究表明,以糖蜜为主要碳源配制模拟黑水时的除磷效果比蔗糖为碳源时差,主要是由于GAOs的竞争性代谢所致。以糖蜜为碳源的条件下,污泥的胞外聚合物含量是正常活性污泥的一倍以上,导致污泥沉降性能变差;糖蜜碳源时的夏季高温条件下丝状菌大量生长也是导致污泥膨胀的重要原因。