復(fù)合膜生物反應(yīng)器的生物學(xué)研究(1)

1、    復(fù)合膜生物反應(yīng)器的生物學(xué)研究(1)    投加載體的膜生物反應(yīng)器中同時(shí)存在附著生長(zhǎng)和懸浮生長(zhǎng)的微生物，對(duì)HSMBR系統(tǒng)的生物相進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)懸浮生長(zhǎng)微生物中的大多數(shù)菌屬在生物膜中也同樣存在，這為微生物在附著相和懸浮相之間的轉(zhuǎn)化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。此外，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)微生物之間的相互關(guān)系進(jìn)行了分析，對(duì)微生物的構(gòu)成進(jìn)行了探討。 關(guān)鍵詞：復(fù)合膜生物反應(yīng)器 生物相 泡沫填料 1HSMBR系統(tǒng)    帶有泡沫填料的復(fù)合淹沒(méi)式膜生物反應(yīng)器(HSMBR)系統(tǒng)將多種污水處理工藝整合在極其簡(jiǎn)單

2、的裝置中，使系統(tǒng)兼具生物膜法、活性污泥法和膜分離的特點(diǎn)1。HSMBR系統(tǒng)的工藝流程如圖1所示。原水經(jīng)前置反硝化A段進(jìn)入好氧生物反應(yīng)器，在出水泵的抽吸作用下得到膜過(guò)濾出水。        好氧生物反應(yīng)器采用的泡沫填料是具有海綿蜂窩狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，孔隙率為90%，掛膜后其密度略大于水。填料的孔徑為0.51.5mm，有利于0.01mm的 細(xì)菌和0.1mm的原生動(dòng)物進(jìn)出。將填料串聯(lián)，上端固定在反應(yīng)器內(nèi)的支架上，另一端懸浮于水中，使其在反應(yīng)器內(nèi)能有束縛地漂動(dòng)。填料的介入為微生物提供了更加有利的生存環(huán)境，附著相和懸浮相微

3、生物協(xié)作完成了對(duì)污染物的降解過(guò)程。HSMBR系統(tǒng)對(duì)污染物的去除主由生物反應(yīng)器來(lái)完成，但過(guò)濾膜能使大分子難降解物質(zhì)在體積有限的反應(yīng)器中獲得足夠的停留時(shí)間而被去除。同時(shí)，過(guò)濾膜還能將幾乎所有的生物量截留在反應(yīng)器內(nèi)，使反應(yīng)器內(nèi)的總生物量維持在較高的水平，從而以緊湊的系統(tǒng)布置獲得較高的去除率。    2 生物量的測(cè)定    反應(yīng)器內(nèi)生物量的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。    表1生物量測(cè)定結(jié)果     指標(biāo)    懸

4、浮相生物量(mg/L)    附著相生物量(mg/g填料)    上部填料    中部填料    下部填料    外    內(nèi)    外    內(nèi)    外    內(nèi)   

5、; O段反應(yīng)器    SS    4175    4290    1473    6227    1653    5778    1793    VSS    3465  

6、;  3484    1109    5155    1125    4776    1245    VSS/SS    0.83    0.81    0.75    0.83&

7、#160;   0.68    0.83    0.69    A段反應(yīng)器    SS    9153    5.9    3.8    2.5    VSS    67

8、06    4.3    2.4    1.2    VSS/SS    0.73    0.73    0.61    0.50 從表1可以看出，A段反應(yīng)器中以懸浮生長(zhǎng)的微生物為主(占總生物量的99%以上)，由于陶粒填料填充率大(54%)，也可認(rèn)為這些微生物是松散地附著在陶粒表

9、面的。VSS/SS沿水流方向有減小的趨勢(shì)，說(shuō)明生物活性有所下降。在O段反應(yīng)器中懸浮相與附著相共存，并以附著生長(zhǎng)的微生物為主(約占總生物量的72%)。中部填料表面的生物量最多(7.88g污泥/g填料)，上部填料上的生物量相對(duì)較少(5.763g污泥/g填料)，下部填料上的生物量為7.571g污泥/g填料，這是由反應(yīng)器內(nèi)的底物濃度和曝氣強(qiáng)度等條件所決定的。填料內(nèi)部的厭氧污泥所占比例從上至下分別為25%、21%和24%。填料上VSS/SS值從上至下并無(wú)變化(均為0.8)，如圖2所示。        填料表層生物膜的VSS/

10、SS值比填料內(nèi)部的高，這種差異在中、下部填料較為明顯，而上部填料內(nèi)、外的VSS/SS值較為接近(如圖3所示)。        圖3說(shuō)明在生物反應(yīng)器內(nèi)，DO充足的區(qū)域好氧附著微生物的活性較高，而在DO濃度相對(duì)較低的區(qū)域則厭氧附著微生物的活性較高。    3生物相組成    從O段反應(yīng)器的中間取樣口取出一定的混合液及帶生物膜的填料，將其溶于無(wú)菌水中，充分振蕩以使生物膜脫離填料，然后用基礎(chǔ)培養(yǎng)基進(jìn)行平板稀釋分離，在37下培養(yǎng)24h，經(jīng)反復(fù)分離

11、純化后對(duì)其進(jìn)行細(xì)菌單體、菌落形態(tài)的觀察及生理生化試驗(yàn)(鑒定到屬)2，最終分離出6種菌屬：假單胞菌屬(Pseudomonas)、葡萄球菌屬(Staphylococcus)、微球菌屬(Micrococcus)、動(dòng)膠菌屬(Zoogleea Ltzigsohn)、氣單胞菌屬(Aeromonas)和黃桿菌屬(Havobacterium)，其中的優(yōu)勢(shì)菌屬為假單胞菌屬、葡萄球菌 屬和黃桿菌屬。從懸浮生長(zhǎng)的微生物中也分離出6種菌屬：假單胞菌屬、葡萄球菌屬、巨大芽孢桿菌屬(Bacillus Megaterium)、黃桿菌屬和鄰單胞菌屬(Plesiomonas)，其中假單胞菌屬和黃桿菌屬為優(yōu)勢(shì)菌種。除上述通過(guò)培養(yǎng)

12、基分離鑒定出的菌膠團(tuán)細(xì)菌外，系統(tǒng)中 還存在大量的絲狀菌和放線菌。好氧反應(yīng)器內(nèi)還有種類(lèi)豐富的原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，懸浮生長(zhǎng)的主有前口蟲(chóng)、裸口蟲(chóng)、漠口蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)、裂口蟲(chóng)、袋口蟲(chóng)、草履蟲(chóng)、長(zhǎng)頸蟲(chóng)和漫游蟲(chóng)等游泳型原生動(dòng)物及輪蟲(chóng)；附著生長(zhǎng)的主有帶柄鐘蟲(chóng)、固著足吸管蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)、線蟲(chóng)、輪蟲(chóng)、螵體蟲(chóng)等。鏡檢時(shí)還發(fā)現(xiàn)游 泳型原生動(dòng)物多聚集在生物膜及菌膠團(tuán)周?chē)妒秤坞x細(xì)菌。            摘投加載體的膜生物反應(yīng)器中同時(shí)存在附著生長(zhǎng)和懸浮生長(zhǎng)的微生物，對(duì)HSMBR系統(tǒng)的生物相進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)懸

13、浮         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。采用同樣方法測(cè)定缺氧反硝化A段生物膜中的異養(yǎng)型細(xì)菌，共檢出5種菌屬：假單胞菌屬、埃希氏菌屬(Echerichia)、微球菌屬、不動(dòng)細(xì)菌屬(Acinetobacter)和巨大芽孢桿菌屬。     4微生物的構(gòu)成    由于反應(yīng)器內(nèi)生態(tài)環(huán)

14、境的不同，微生物的種類(lèi)、數(shù)量和代謝活性等也不相同，從而在微生物間形成相互聯(lián)系、相互制約的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，這種動(dòng)態(tài)平衡的形成和維持將直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行效果3。投加載體的生物反應(yīng)器中同時(shí)存在附著相和懸浮相，懸浮微生物的大多數(shù)菌屬在生物膜中也同樣存在，這種共性為微生物在兩相之間的轉(zhuǎn)化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。無(wú)論是附著相還是懸浮相，都通過(guò)吸附作用將污水中的污染物及DO吸附到微生物表面后才能進(jìn)行生物降解。生物膜外的DO在向內(nèi)層轉(zhuǎn)移的過(guò)程中不斷被膜內(nèi)的微生物消耗，使內(nèi)層處于缺氧或厭氧狀態(tài)。缺氧微環(huán)境的存在使兼性菌可以直接利用硝態(tài)氮進(jìn)行呼吸代謝，實(shí)現(xiàn)同步反硝化，厭氧微環(huán)境的存在使生物膜中聚磷菌的厭氧放磷和好氧吸磷過(guò)程

15、同時(shí)存在。在好氧生物反應(yīng)器的生物膜或懸浮污泥絮體外層中好氧硝化菌和氨化菌占優(yōu)勢(shì)，能迅速吸附和降解含氮化合物；內(nèi)層則棲居著大量的厭氧反硝化菌和氨氧化細(xì)菌，它們利用外層優(yōu)勢(shì)菌產(chǎn)生的NO3-、NH 4等進(jìn)行反硝化反應(yīng)。另外，膜生物反應(yīng)器內(nèi)的有機(jī)負(fù)荷和其他微生物的競(jìng)爭(zhēng)能力均較低，氨化菌、硝化菌、反硝化菌、厭氧氨化菌更容易成為優(yōu)勢(shì)菌，從而可取得穩(wěn)定、高效的脫氮效果。研究表明，硝化菌會(huì)優(yōu)先附著生長(zhǎng)在載體上4。填料的介入為微生物提供了更有利的生存環(huán)境，所構(gòu)成的新生態(tài)系統(tǒng)在縱橫兩個(gè)方向上互相關(guān)聯(lián)。在縱向上微生物構(gòu)成一個(gè)由細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等多個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)組成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，其中每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量

16、都受到環(huán)境和其他營(yíng)養(yǎng)級(jí)的制約，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡；在橫向上沿著水流到載體的方向構(gòu)成了一個(gè)懸浮好氧型、附著好氧型、附著兼氧型和附著厭氧型的多種不同活動(dòng)能力、呼吸類(lèi)型、營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型的微生物系統(tǒng)，從而大大提高了反應(yīng)器的處理能力和穩(wěn)定性。從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)看，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其穩(wěn)定性越強(qiáng)，適應(yīng)環(huán)境變化的能力也越強(qiáng)。同時(shí)由于系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在特定的微環(huán)境中形成特定的優(yōu)勢(shì)菌屬使復(fù)合系統(tǒng)具有脫氮除磷的功效5。對(duì)于懸浮生長(zhǎng)的生物相，根據(jù)懸浮污泥絮體大小、反應(yīng)器的負(fù)荷及DO水平的不同，也存在與附著生長(zhǎng)生物相類(lèi)似的結(jié)構(gòu)6。由于氧擴(kuò)散的限制，在微生物絮體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生DO梯度。在懸浮污泥絮體的外表面DO濃度較高，以好氧菌和硝

17、化菌為主；在污泥絮體內(nèi)部則由于氧傳遞受阻和外部氧的大量消耗而產(chǎn)生缺氧區(qū)，反硝化菌占優(yōu)勢(shì)。反應(yīng)器內(nèi)的缺氧微環(huán)境是形成同步反硝化的主原因。在生物膜的多層結(jié)構(gòu)中，好氧區(qū)微生物的合成作用與活性污泥類(lèi)似，通過(guò)增殖可以使生物膜增厚，生物膜的加厚反過(guò)來(lái)又會(huì)影響DO和底物的擴(kuò)散傳質(zhì)，使一部分好氧微生物在轉(zhuǎn)為厭氧狀態(tài)時(shí)死亡解體，溶出的細(xì)胞物質(zhì)則作為內(nèi)層其他厭氧菌的營(yíng)養(yǎng)源。由于生物膜內(nèi)有較 多營(yíng)養(yǎng)級(jí)較高的原生動(dòng)物和后生動(dòng)物存在，它們對(duì)游離細(xì)菌和菌膠團(tuán)的捕食使生物量的增殖得到了控制，這兩方面的作用維持了附著生物量的動(dòng)態(tài)平衡。在復(fù)合系統(tǒng)中雖然存在兩相微生物，但附著相占優(yōu)勢(shì)地位，使系統(tǒng)內(nèi)的生物量能夠保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。

18、60;   5結(jié)論    在HSMBR系統(tǒng)中，填料的介入為微生物提供了更加有利的生存環(huán)境，附著和懸浮生長(zhǎng)的微生物協(xié)作完成對(duì)污染物的降解過(guò)程，其中附著生長(zhǎng)微生物占多數(shù)。兩相之間的可轉(zhuǎn)化性增強(qiáng) 了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)制，使復(fù)合系統(tǒng)具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)的復(fù)雜生態(tài)結(jié)構(gòu)使其具備了較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。HSMBR系統(tǒng)通過(guò)生長(zhǎng)在生物膜中豐富的微生物種群的降解作用，可以有效去除有機(jī)物和氮。在反應(yīng)器內(nèi)沿著水流到載體的方向，構(gòu)成一個(gè)懸浮好氧型、附著好氧型、附著兼氧型和附著厭氧型的多種不同活動(dòng)能力、呼吸類(lèi)型、營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型的微生物系統(tǒng)。微生物之間形成了互相聯(lián)系、互相制約的動(dòng)態(tài)平衡體系。對(duì)污染物的去除由多種微生物協(xié)作完