mbr系統(tǒng)中絲狀菌污泥膨脹的發(fā)生過程及機(jī)理

mbr系統(tǒng)中絲狀菌污泥膨脹的發(fā)生過程及機(jī)理

傳統(tǒng)生物濕法的微生物變化存在兩個(gè)不利因素。一個(gè)是生長(zhǎng)速度緩慢的細(xì)菌，另一個(gè)是多個(gè)圓形細(xì)菌，容易腫脹。近年來，作為一種新興的膜生物裝置，膜生物裝置可以通過膜壤流動(dòng)功能保持高的生物含量，不受污泥腫脹的影響。然而，在一些污水處理的mlr技術(shù)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由絲狀細(xì)菌引起的體積擴(kuò)張是正常的。在本實(shí)驗(yàn)中，小樣品在實(shí)驗(yàn)室中與人工配置進(jìn)行了比較，并觀察了污泥腫脹過程中的處理效率以及微生物群落結(jié)構(gòu)的演變過程。在預(yù)處理過程中，污泥含量保持在5.7g/l。根據(jù)該組運(yùn)行約1個(gè)月，svi顯著增加約150，并逐漸增加。隨著腫脹的出現(xiàn)，cod的去除效率通常超過80%，在腫脹前后增加。膜污染周期從非腫脹期的15天左右到腫脹后的4天左右?？傊鼘?duì)abr的運(yùn)行有很大的影響。在abr系統(tǒng)的生態(tài)污泥群落的組成是復(fù)雜的。了解和掌握這些微生物的類型和性質(zhì)，分析它們?cè)谠缙谕醭纳鷳B(tài)過程，對(duì)于深入理解和探索內(nèi)存系統(tǒng)中的污泥腫脹的生物學(xué)機(jī)制是非常必要的。在實(shí)驗(yàn)中，微生物檢測(cè)方法采用熒光原狀雜交（fluentisitihybridizan，fish）技術(shù)，生物分析技術(shù)避免了傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法和計(jì)算限制。在測(cè)量過程中，細(xì)胞不會(huì)受到破壞，形狀也不會(huì)改變，具有很強(qiáng)的特異性，能夠真實(shí)地反映自然環(huán)境中微生物的形態(tài)和分布。在實(shí)驗(yàn)中，作為一個(gè)標(biāo)志，采用dap作為背景值，特定檢測(cè)燈作為目標(biāo)值。在實(shí)驗(yàn)過程中，通過分析絲綢作為表面價(jià)值，以及特定檢測(cè)燈的價(jià)值。在實(shí)驗(yàn)過程中，通過分析絲綢作為體積層的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)了絲狀細(xì)菌的生態(tài)效應(yīng)。這是進(jìn)一步改進(jìn)工藝?yán)碚摵蛯?duì)策研究的基礎(chǔ)。1試驗(yàn)安裝和方法1.1原水水質(zhì)、材料試驗(yàn)采用連續(xù)流運(yùn)行方式,試驗(yàn)裝置為一體式膜-生物反應(yīng)器.反應(yīng)器有效容積為14L.試驗(yàn)原水是仿照生活污水水質(zhì)進(jìn)行人工配制的污水,見表1.膜材料采用孔徑為0.1μm的中空纖維微濾膜,材質(zhì)為聚乙烯,有效面積為0.2m2,膜通量控制為12L/(m2·h),曝氣量為0.6m3/h.1.2革蘭氏染色及納氏染色技術(shù)使用明場(chǎng)顯微鏡進(jìn)行常規(guī)生物學(xué)分析,結(jié)合革蘭氏染色及納氏染色技術(shù),根據(jù)Eikelboom在1975年建的對(duì)絲狀菌鑒定方法,對(duì)引起膨脹的細(xì)菌進(jìn)行常規(guī)分類鑒定.1.3daps染色首先進(jìn)行樣品固定,然后雜交染色.雜交使用了Cy3標(biāo)記的探針,同時(shí)使用DAPI(4,6-diamidino-2-phenylindole)染色來確定微生物背景范圍,DAPI溶液為1μg/mL,染色5～10min后用水沖凈染料.封片后用熒光顯微鏡觀察拍照.雜交細(xì)胞的相對(duì)量通過與DAPI染色的微生物總量來確定.2活性污泥細(xì)菌碳源的生長(zhǎng)試驗(yàn)過程中跟蹤觀察了系統(tǒng)運(yùn)行過程中活性污泥表觀性狀的變化(圖1).結(jié)果表明,在試驗(yàn)初期,活性污泥的SVI值<100時(shí),活性污泥絮體結(jié)構(gòu)密實(shí),絲狀菌數(shù)量少;當(dāng)污泥SVI>150時(shí),活性污泥絮體結(jié)構(gòu)松散、粒狀污泥數(shù)量少,明顯可見大量的絲狀菌結(jié)構(gòu).試驗(yàn)結(jié)果顯示系統(tǒng)運(yùn)行一個(gè)月后,隨著絲狀菌大量增殖,發(fā)生典型絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象.3生長(zhǎng)和生物特性試驗(yàn)過程中絲狀菌污泥膨脹發(fā)生過程,即在MBR系統(tǒng)生境內(nèi)活性污泥復(fù)雜的微生物群落中絲狀細(xì)菌種群生態(tài)優(yōu)勢(shì)的建立過程.在紛繁復(fù)雜的活性污泥特性研究中,了解和掌握這些微生物的種類和特性及其種群生態(tài)學(xué)動(dòng)態(tài)過程,是進(jìn)行進(jìn)一步工藝?yán)碚摷皩?duì)策研究的基礎(chǔ).3.1生物界對(duì)mbr中污泥膨脹的形態(tài)鑒定首先利用常規(guī)的微生物分類方法進(jìn)行鑒定,通過革蘭氏染色、納氏染色、積硫?qū)嶒?yàn)對(duì)膨脹后的污泥混合液進(jìn)行顯微鏡下觀察,從形態(tài)上看引起膨脹絲狀細(xì)菌主要是一種長(zhǎng)且不分支的細(xì)絲狀細(xì)菌.此菌呈革蘭氏陰性菌,納氏染色呈負(fù)反應(yīng),絲狀體不透明,染色后在高倍鏡下觀察可見菌絲內(nèi)細(xì)胞呈卵圓形或盤狀.根據(jù)Eikelboom制定絲狀細(xì)菌分類標(biāo)準(zhǔn)初步認(rèn)定引起MBR中污泥膨脹的絲狀細(xì)菌是021N型菌.021N型絲狀菌是許多污水處理廠引起污泥膨脹的主要菌種,它又分3種類型021NⅠ、021NⅡ、021NⅢ型.其中021NⅠ、021NⅡ較為常見.3.2u2004系統(tǒng)不同類型的東南角區(qū)域生長(zhǎng)情況利用FISH法對(duì)引起污泥膨脹絲狀細(xì)菌進(jìn)行定性和半定量分析(見圖2),使用了革蘭氏陽性細(xì)菌探針HGC,革蘭氏陰性細(xì)菌變型菌gama亞綱探針、變型細(xì)菌beta亞綱探針篩選,發(fā)現(xiàn)此菌屬革蘭氏陰性細(xì)菌變型菌gama亞綱;又使用G1B、G2M、G3M3種類型的021N絲狀細(xì)菌探針探測(cè),確定此菌屬021NⅡ型(G2M)細(xì)菌.試驗(yàn)通過FISH技術(shù)結(jié)合DAPI背景染色,以熒光面積為表征指標(biāo),對(duì)反應(yīng)器中絲狀細(xì)菌進(jìn)行連續(xù)跟蹤定量監(jiān)測(cè).結(jié)果見圖4,系統(tǒng)內(nèi)活性污泥未膨脹時(shí)021NⅡ型(G2M)細(xì)菌含量為0%、膨脹初期為2.8%、膨脹中期為20%左右、膨脹55d典型膨脹期,該菌含量超過40%.結(jié)果充分顯示出,在MBR系統(tǒng)內(nèi)021NⅡ型(G2M)細(xì)菌的環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),易大量增殖造成系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象.一般來說絲狀細(xì)菌在適宜條件下生長(zhǎng)迅速,它們是好氧細(xì)菌并且耐低溶解氧能力很強(qiáng),很快就會(huì)占據(jù)優(yōu)勢(shì)種的位置.它對(duì)氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的爭(zhēng)奪能力也高于其他細(xì)菌.膨脹后明顯優(yōu)勢(shì)種的的大量生長(zhǎng)會(huì)影響其他類群細(xì)菌的生長(zhǎng).4u3000酸、泥、泥細(xì)菌的生長(zhǎng)本文運(yùn)用熒光原位雜交分析技術(shù),對(duì)一體式膜-生物反應(yīng)器中的絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象進(jìn)行了分子生態(tài)學(xué)解析,確定了引起污泥膨脹的主要是變型細(xì)菌g