密集生长条件下丝状菌结构分析

从丝状菌结构入手,控制条件使丝状菌致密生长是控制丝状菌污泥膨胀的一种新思路。提出了"节点密度"的概念,以表征菌丝体之间的缠绕特征。研究发现,丝状菌菌丝体的节点密度及其网眼的椭圆度与SVI分别呈正相关和负相关性。另外,实验过程中丝状菌密集生长形成质量较大的丝状菌絮体,该絮体具有良好的泥水分离效果和较低的SVI值。但丝状菌大絮体会造成反应器中局部溶氧不均,降低传质效率,进而导致大絮体解体,且氨氮去除率不高。关于丝状菌大絮体如何形成且长时间稳定存在的问题,还有待于进一步研究。     

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。     

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。     

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。     

好氧颗粒污泥系统中丝状菌演替规律及其菌丝缠绕特性分析

为达到固液分离的目的,在SBR中将丝状菌颗粒化.研究发现,反应器中相继出现黄色、黑色和白色3种丝状菌颗粒.3种颗粒中,黑色颗粒和白色颗粒孔隙率基本一致,但黑色颗粒粒径远远大于其他2种颗粒,沉速达最大.对3种颗粒和反应器出水进行了丝状菌菌种鉴定,其中黑色颗粒以真菌为主,白色颗粒以微丝菌为主,黄色颗粒为浮球衣菌和Type0041,出水中除以上菌种外还有其他菌种,如Type0581.研究结果表明:丝状菌以弯曲、分支、不规则生长方式易形成丝状化颗粒;单一丝状菌相互缠绕形成的颗粒的强度高于多种丝状菌所形成的丝状菌颗粒.     

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.     

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。     

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.）。     

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(-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。     

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。     

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     

某大型造纸废水处理厂的污泥膨胀控制及微生物群落结构分析

以一座处理规模为15×10⁴ m³·d⁻¹的造纸废水处理厂污泥膨胀控制为研究对象。通过进水补充氮磷营养物质、进水更换混凝剂去除硫化物,控制系统DO为1.5 mg·L⁻¹ ,选择池加大预曝气等措施改变优势丝状菌的生存环境。经过调控,系统SV、SVI出现显著下降,分别从98%、198 mL·g⁻¹下降至37%、80 mL·g⁻¹,恢复至正常范围,从而解决了该厂的污泥膨胀问题。对污泥进行微生物镜检和染色镜检分析发现,该厂活性污泥膨胀主要为Type 021N型丝状菌 (发硫菌) 和Beggiatoa sp. (贝氏硫细菌) 过度繁殖引起的丝状膨胀。对污泥膨胀控制前后的活性污泥进行高通量测序以分析其微生物菌群结构,从种属变化角度发现在污泥膨胀前后,Actinobacteria门中Rhodococcus属占比从2.92%下降为0.19% 、Mycolata属占比从0.1%下降为0,Alpha-proteobacteria门中的Meganema属占比从0.14%下降为0、Gamma-proteobacteria中Thiothrix占比从0.18%下降为0.01%。这几种微生物是引起该厂污泥膨胀的主要菌属。本研究案例在解决污泥膨胀问题的前提下,减少了药剂用量,提升了系统处理能力,避免了污泥流失,吨水电耗得以降低,且方法简单易行高效,可为其他同类污水处理厂解决污泥膨胀问题提供参考。     

连续流传统活性污泥系统中好氧颗粒污泥的培养

采用西安市第四污水处理厂A2/O系统中的絮体污泥为接种污泥,在连续流传统活性污泥系统中进行了好氧颗粒污泥的培养研究。当系统温度为25～27℃、沉淀时间为2 h、溶解氧为4.2 mg/L、搅拌速度为240 r/min时,系统可培养出粒径为0.5～1.5 mm的颗粒污泥,扫描电镜结果显示,颗粒污泥主要由球状菌和杆状菌组成,此外还存在少量的丝状菌。实验结果表明,相对于反应器的形式和沉淀时间,水力剪切力和接种污泥中的丝状菌对好氧颗粒污泥形成的影响更大,胞外多糖的产生对好氧颗粒污泥的形成也起着至关重要的作用。     

活性污泥法处理过程中泡沫问题的产生与控制

活性污泥法运行过程中经常受泡沫问题的影响,导致处理效果的降低以及运行费用的提高.大量研究表明,污泥中某些丝状菌或放线菌的过度增殖是造成活性污泥工艺中泡沫问题的主要原因.讨论了活性污泥过程中泡沫的产生原因、已知的发泡微生物的种类、影响发泡的环境因素和过程参数及常用的泡沫控制技术,并对污泥消化过程中的泡沫问题作了简单的介绍.     

含盐量对好氧颗粒污泥稳定性及微生物组成的影响

研究了不同含盐量(以NaCl质量分数计)对好氧颗粒污泥稳定性及微生物组成的影响.扫描电镜观察发现,高含盐量(5.0%)与低含盐量(1.0%和2.5%)下好氧颗粒污泥微生物的组成有较大的差异.低含盐量下好氧颗粒污泥的微生物以细菌(杆菌和球菌)为主;高含盐量下易出现大量的丝状菌,并形成白色和黑色的丝状颗粒污泥,而且丝状颗粒污泥在短期内(1个月左右)仍具有较好的沉降性能和密实性.但这些丝状颗粒污泥在实验后期易变得大而疏松,最终导致反应器运行失败.因此,维持丝状颗粒污泥的密实成长并抑制其发散成长成为控制好氧颗粒污泥稳定运行的关键,尚需进一步研究.     

高有机负荷对好氧颗粒污泥形成和稳定性能的影响

为探究高有机负荷(organic loading rate,OLR)对好氧颗粒污泥在序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中的形成和稳定性能的影响及高OLR条件下微生物群落结构的特征,采用连续监测方法对运行过程中颗粒污泥形貌、水质、沉降性能以及EPS的变化进行探究。结果表明：在OLR为14.4 kg·(m³·d)⁻¹的条件下,颗粒化进程较快,43 d完成颗粒造粒;并且高OLR引起丝状菌在颗粒表面大量附着,造成颗粒沉降性能和水质处理能力不稳定;通过改变进水中蛋白胨的占比来抑制丝状菌生长,使好氧颗粒污泥系统重新恢复稳定;在此过程中,混合液悬浮固体质量浓度(mixed liquid suspended solids,MLSS)、混合液挥发性悬浮固体质量浓度(mixed liquid volatile suspended solids,MLVSS)随OLR的增加而增加,但受丝状菌增加的影响会下降,而在丝状菌消除之后,MLSS和MLVSS恢复增长;SVI随OLR的增加不断下降,而受丝状菌增加的影响会呈现上升趋势,在丝状菌消除后,颗粒沉降性能恢复,SV₃₀/SV₅在1.0左右波动;胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)受OLR和丝状菌影响较大,尤其是紧密结合型的EPS;恢复正常的颗粒污泥可高效去除进水中的COD、NH₄⁺-N和TN,去除率分别为91.5%、92.0%和79.4%;采用MiSeq高通量测序的方法发现高OLR下好氧颗粒污泥中去除有机物和氮的优势菌门为Saccharibacteria、Bacteroidetes和Proteobacteria;异养硝化、好氧反硝化菌丰度较高。由此可以看出,异养硝化-好氧反硝化可能是好氧颗粒污泥的主要脱氮方式。本研究结果可为SBR系统控制好氧颗粒污泥中丝状菌的生长,维持好氧颗粒污泥稳定性提供参考。     

应用选择器抑制污泥膨胀的20年实践

选择器是在控制丝状菌膨胀实践中孕育而生。丝状菌一般在基质浓度较低的条件下生长，基质浓度较高时菌胶团将要代替丝状菌。根据这一理论，选择器在２０年间逐渐地被开发出来。本文列举了一些成功例子的设计参数和具体结构，并指出了选择器的局限性，即它不能解决所有由丝状菌引起的问题。     

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。     

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。     

pH对活性污泥表面特性和形态结构的影响

采用4个平行的序批式反应器,研究了不同pH下活性污泥絮体表面特性和形态结构的变化.结果表明:酸性条件下(pH=4.0,5.5)污泥产生的胞外聚合物总量较多,其中多糖和蛋白质的含量远大于中性(pH=7.0)和偏碱性条件(pH=9.0).污泥表面Zeta电位随pH的升岛而降低;pH对污泥相对疏水性的影响规律并不明显,EPS组成比例较EPS总量本身更易影响污泥表面相对疏水性;此外,在酸性条件下,丝状菌大量生长,导致污泥絮体的平均粒径增大,并且呈现双峰粒径分布,絮体分形维数较低,结构松散;在中性条件下,无明显丝状菌牛长,絮体平均粒径减小,分形维数较高,结构致密;偏碱性条件下,虽然没有出现大量丝状菌,但絮体平均粒径较中性条件略有增大,分形维数相应减小.