EGSB反應(yīng)器初期啟動(dòng)顆粒污泥顯微特征

EGSB反應(yīng)器初期啟動(dòng)顆粒污泥顯微特征摘要：EGSB反應(yīng)器在常溫下處理低濃度的污水以及高濃度難降解的工業(yè)廢水方面有著其它厭氧反應(yīng)器所不可比擬的優(yōu)勢。厭氧顆粒污泥是EGSB反應(yīng)器高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，本文通過顯微觀察研究了EGSB反應(yīng)器初期啟動(dòng)過程中顆粒污泥的特征。污泥顆?；M(jìn)展順利標(biāo)志著EGSB反應(yīng)器初期啟動(dòng)成功。關(guān)鍵詞：厭氧顆粒污泥膨脹床（EGSB），顆粒污泥，顯微，初期啟動(dòng)MICRO-CHARACTERISTICSOFGRANULARSLUDGEININITIALSTAGESSTARTUPOFEGSBREACTORAbstract:TheEGSBreactorisanewhigh-rateanerobicreactor.Itcouldbeusedtotreatlow-strengthwastewaterorhigh-strengthhard-degratedwastewateratthenormaltemperature.Theanaerobicgranularsludgeisimportantforthereactortooperateefficiently.Intheexperiment,westudiedthecharacteristicsofanaerobicgranularsludgebymicroscope.Thegranularsludgedevelopfavourably,theinitialstagesstartupoftheEGSBreactoriscompleted.Keywords:expandedgranularsludgebed(EGSB);granularsludge;micro;initialstagesstartup1引言在過去的十多年中，UASB反應(yīng)器在高濃度廢水的處理方面已經(jīng)發(fā)揮了重要作用，而作為對UASB反應(yīng)器改進(jìn)的EGSB反應(yīng)器，于80年代后期在荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境系首先開始研究[1]，它在常溫下處理低濃度的污水以及高濃度難降解的工業(yè)廢水方面有著其它厭氧反應(yīng)器所不可比擬的優(yōu)勢，它的處理范圍更廣，占地面積較小，投資更省，雖然目前國際上只有少數(shù)國家對EGSB反應(yīng)器進(jìn)行了研究，而且工業(yè)規(guī)模的EGSB反應(yīng)器為數(shù)還少，但它必將得到越來越廣泛的應(yīng)用[2、3]。厭氧顆粒污泥是EGSB反應(yīng)器高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，本文將通過顯微觀察研究EGSB反應(yīng)器初期啟動(dòng)顆粒污泥的特征。2污泥顆?；囊饬x在EGSB反應(yīng)器內(nèi)，厭氧污泥可以以絮狀的聚集體存在，也可以以直徑約0.5-5.0mm的球形或橢球形（顆粒污泥）存在[2、3]。在厭氧反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥形成的過程稱之為污泥顆?；Ｎ勰囝w?；谴蠖鄶?shù)EGSB反應(yīng)器啟動(dòng)的目標(biāo)和啟動(dòng)成功的標(biāo)志。顆粒污泥的形成使EGSB內(nèi)可以保留高濃度的厭氧污泥，使EGSB反應(yīng)器具有更高的有機(jī)容積負(fù)荷和水力負(fù)荷。細(xì)菌形成顆粒污泥的聚集體是一個(gè)微生態(tài)系統(tǒng)，其中不同類型的種群組成了共生或互生體系，有利于形成細(xì)菌生長的生理生化條件并利于有機(jī)物的降解；顆粒形成有利于其中的細(xì)菌對營養(yǎng)的吸收；顆粒使發(fā)酵菌的中間產(chǎn)物的擴(kuò)散距離大大縮短，這對復(fù)雜有機(jī)物的降解是重要的；此外，在廢水性質(zhì)突然變化時(shí)，顆粒污泥能維持一個(gè)相對穩(wěn)定的微環(huán)境，使代謝過程繼續(xù)進(jìn)行[3、4、5]。3實(shí)驗(yàn)過程厭氧顆粒污泥是EGSB反應(yīng)器高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵[6]，因此必須首先培養(yǎng)出顆粒污泥，才能使EGSB反應(yīng)器按正常方式運(yùn)行。初期啟動(dòng)通常是指一個(gè)新建的厭氧系統(tǒng)以未經(jīng)馴化的污泥（例如污水廠污泥消化池）接種使反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷和有機(jī)去除率的過程，通常這一過程伴隨著污泥顆?；耐瓿伞１緦?shí)驗(yàn)主要選用自培養(yǎng)污泥和合肥市王小郢污水處理廠的脫水污泥作為接種污泥：（1）自培養(yǎng)污泥，其SS為0.75g/L，VSS為0.4g/L，VSS/SS為0.53，接種量為15gTSS；（2）合肥市王小郢城市污水處理廠的脫水污泥，用孔徑2mm的篩子篩洗去除大的污物后靜沉，去除污泥中的細(xì)砂，污泥SS為14.7g/L,VSS為6.6，VSS/SS為0.448，污泥沉降比為476mL/L,污泥體積指數(shù)SVI為32.4mL/g，接種量為129gTSS。接種前，自培養(yǎng)污泥以生活污水為碳源，在常溫下利用消化罐培養(yǎng)馴化兩個(gè)月；脫水污泥經(jīng)反復(fù)過篩淘洗，取其勻細(xì)污泥。二種污泥經(jīng)混合后作為本反應(yīng)器的接種污泥，污泥的SS為27.8g/L,VSS為12.5g/L,VSS/SS為0.45,污泥沉降比為464mL/L，污泥體積指數(shù)SVI為33.4mL/g，反應(yīng)器接種污泥總量144gTSS。接種后，反應(yīng)器以葡萄糖配水進(jìn)液，開始啟動(dòng)EGSB反應(yīng)器，培養(yǎng)顆粒污泥。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，每天監(jiān)測其進(jìn)出水COD，鏡檢觀察污泥中的微生物生長情況，嚴(yán)格控制反應(yīng)器中的pH值在6.5-7.8的范圍內(nèi)。另外，產(chǎn)氣量也是非常重要的監(jiān)測指標(biāo)，它能夠迅速地反映出反應(yīng)器的運(yùn)行狀態(tài)和甲烷菌的活性。在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，逐步提高反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)濃度和壓力對污泥的選擇。為考察反應(yīng)器中污泥特性的變化，每隔5-7天分別從8個(gè)采樣口采樣測定以下幾個(gè)指標(biāo)：SS，VSS及SVI。在反應(yīng)器啟動(dòng)過程中，對不同階段的污泥進(jìn)行顯微鏡拍照，觀察污泥的顆?；M(jìn)程。4初期啟動(dòng)過程中顆粒污泥顯微觀察研究4．1污泥顆粒化機(jī)理根據(jù)Alphenaar的觀點(diǎn)：顆粒污泥是具有自我平衡的，適宜于上流式廢水處理系統(tǒng)的微生物聚集體，這一聚集體形態(tài)上相對較大，其物理性狀相對穩(wěn)定，具有較好的沉降性能和產(chǎn)甲烷活性。顆粒污泥是具有相對規(guī)則的球形或橢球行外觀，成熟的顆粒污泥表面邊界清晰，其直徑多在0.5-5.0mm。厭氧發(fā)酵釋放的沼氣氣泡和布水系統(tǒng)產(chǎn)生的上升水流將使反應(yīng)器內(nèi)污泥同時(shí)受到水流剪切力、顆粒碰撞摩擦力、泡振力和氣泡尾渦混滲力等四種力的混合作用。這四種力疊加后的綜合作用與反應(yīng)池內(nèi)的顆粒污泥強(qiáng)度相適應(yīng)時(shí)，才能使顆粒污泥順利產(chǎn)生并得以維持，也就是說適宜的水力混雜、泡振及剪切強(qiáng)度是形成顆粒污泥的必要條件。4．2污泥顆?；^程中顆粒污泥顯微特征本次實(shí)驗(yàn)的接種污泥采用自培養(yǎng)污泥和合肥市王小郢污水處理廠的脫水污泥，鏡檢觀察到接種污泥的微生物種群比較豐富。從圖1顯微照片中可見，接種污泥的形態(tài)表現(xiàn)為大片的絮狀體。下面分別結(jié)合連續(xù)運(yùn)行第15天，第31天，第36天，第45天，第51天的污泥顯微照片，來說明實(shí)驗(yàn)中污泥特性的變化過程。連續(xù)運(yùn)行第15天，從顯微照片（圖2）中可見，絮狀污泥已經(jīng)開始有聚集的趨勢，且污泥由接種時(shí)的暗紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榛野咨?。連續(xù)運(yùn)行31天后，顯微照片（圖3）顯示，污泥進(jìn)一步聚集，形成的微生物聚集體比前次觀察要大。聚集體中能觀察到大量黑色顆粒，將以此為核心進(jìn)一步形成顆粒污泥，說明污泥顆?；呀?jīng)開始。運(yùn)行36天后，污泥進(jìn)一步密實(shí)，絮狀體基本消失，顯微照片中觀察到污泥顆粒化已經(jīng)很明顯，其形態(tài)與前期差別很大（圖4）。微生物聚集體繼續(xù)增大，能觀察到較大的生物聚集體，直徑達(dá)0.2mm，這可以認(rèn)為是正在形成中的顆粒污泥。運(yùn)行第45天，污泥中顆粒增多增大（圖5）。運(yùn)行第51天，反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥明顯增大，數(shù)量增多，平均直徑達(dá)0.5-0.6mm（圖6-1，圖6-2）。并且底部污泥的顆?；潭容^高，底部較大顆粒污泥的直徑已達(dá)1.2mm，且能觀察到其大致的立體結(jié)構(gòu)（圖7）。顆粒污泥顯微特征表明，EGSB反應(yīng)器污泥顆?；M(jìn)展順利，同時(shí)，伴隨著顆粒污泥的形成，COD的去除率逐漸提高并穩(wěn)定在較高水平，SVI值也呈明顯下降，這些特征標(biāo)志著EGSB反應(yīng)器初期啟動(dòng)成功。5結(jié)語足夠濃度的高活性顆粒污泥的形成是EGSB反應(yīng)器啟動(dòng)成功的關(guān)鍵與標(biāo)志?？傮w來說，啟動(dòng)過程中顆粒污泥的形成受到接種污泥的性質(zhì)、基質(zhì)成分、反應(yīng)器的工藝條件、微生物的性質(zhì)以及微生物菌種之間，微生物與基質(zhì)之間的相互作用等影響。顆粒污泥形成后，為使顆粒污泥進(jìn)一步成熟，充滿整個(gè)污泥床，還需進(jìn)一步提高有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷，沖走輕質(zhì)污泥絮體。此外，在EGSB反應(yīng)器啟動(dòng)初期，人為向反應(yīng)器中投加適量的細(xì)微顆粒物如粘土、陶粒、顆?；钚蕴康?，有利于縮短顆粒污泥的形成時(shí)間。同時(shí)，控制好反應(yīng)器的操作條件對于整個(gè)反應(yīng)器的啟動(dòng)過程是至關(guān)重要的，操作條件的惡化可能導(dǎo)致顆粒污泥結(jié)構(gòu)的破壞，污泥大量上浮，引起大量流失，這是應(yīng)當(dāng)避免的。參考文獻(xiàn)[1]LettingaG.Sustainableintegratedbiologicalwastewatertreatment.WatSciTech.1996,33(3):85-98[2]LettingaG,RebacS,ParshinaS.High-rateanaerobictreatmentofwastewateratlowtemperatures.AppEnvironMicrobiol.1999,65(4):1696-1702[3]胡紀(jì)萃.廢水厭氧生物處理理論與技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003[4]賀延齡.廢水的厭氧生物處理[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1998[5]任洪強(qiáng)，丁麗麗，陳堅(jiān)，倫世儀.EGSB反應(yīng)器中顆粒污泥床工作狀況及污泥性質(zhì)研究［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2001，14（3）：33-41[6]周洪