EGSB反應(yīng)器初期啟動顆粒污泥顯微特征

EGSB反應(yīng)器初期啟動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)器初期啟動過程中顆粒污泥的特征。污泥顆?；M展順利標志著EGSB反應(yīng)器初期啟動成功。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)器啟動的目標和啟動成功的標志。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)器具有更高的有機容積負荷和水力負荷。細菌形成顆粒污泥的聚集體是一個微生態(tài)系統(tǒng)，其中不同類型的種群組成了共生或互生體系，有利于形成細菌生長的生理生化條件并利于有機物的降解；顆粒形成有利于其中的細菌對營養(yǎng)的吸收；顆粒使發(fā)酵菌的中間產(chǎn)物的擴散距離大大縮短，這對復(fù)雜有機物的降解是重要的；此外，在廢水性質(zhì)突然變化時，顆粒污泥能維持一個相對穩(wěn)定的微環(huán)境，使代謝過程繼續(xù)進行[3、4、5]。3實驗過程厭氧顆粒污泥是EGSB反應(yīng)器高效穩(wěn)定運行的關(guān)鍵[6]，因此必須首先培養(yǎng)出顆粒污泥，才能使EGSB反應(yīng)器按正常方式運行。初期啟動通常是指一個新建的厭氧系統(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)器達到設(shè)計負荷和有機去除率的過程，通常這一過程伴隨著污泥顆?；耐瓿伞１緦嶒炛饕x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)馴化兩個月；脫水污泥經(jīng)反復(fù)過篩淘洗，取其勻細污泥。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)器以葡萄糖配水進液，開始啟動EGSB反應(yīng)器，培養(yǎng)顆粒污泥。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，每天監(jiān)測其進出水COD，鏡檢觀察污泥中的微生物生長情況，嚴格控制反應(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，它能夠迅速地反映出反應(yīng)器的運行狀態(tài)和甲烷菌的活性。在反應(yīng)器穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，逐步提高反應(yīng)器的有機負荷和水力負荷，實現(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個采樣口采樣測定以下幾個指標：SS，VSS及SVI。在反應(yīng)器啟動過程中，對不同階段的污泥進行顯微鏡拍照，觀察污泥的顆粒化進程。4初期啟動過程中顆粒污泥顯微觀察研究4．1污泥顆?；瘷C理根據(jù)Alphenaar的觀點：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)的顆粒污泥強度相適應(yīng)時，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、泡振及剪切強度是形成顆粒污泥的必要條件。4．2污泥顆粒化過程中顆粒污泥顯微特征本次實驗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，來說明實驗中污泥特性的變化過程。連續(xù)運行第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，且污泥由接種時的暗紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榛野咨?。連續(xù)運行31天后，顯微照片（圖3）顯示，污泥進一步聚集，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，將以此為核心進一步形成顆粒污泥，說明污泥顆?；呀?jīng)開始。運行36天后，污泥進一步密實，絮狀體基本消失，顯微照片中觀察到污泥顆?；呀?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0.2mm，這可以認為是正在形成中的顆粒污泥。運行第45天，污泥中顆粒增多增大（圖5）。運行第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0.5-0.6mm（圖6-1，圖6-2）。并且底部污泥的顆粒化程度較高，底部較大顆粒污泥的直徑已達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)器污泥顆粒化進展順利，同時，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，這些特征標志著EGSB反應(yīng)器初期啟動成功。5結(jié)語足夠濃度的高活性顆粒污泥的形成是EGSB反應(yīng)器啟動成功的關(guān)鍵與標志?？傮w來說，啟動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，為使顆粒污泥進一步成熟，充滿整個污泥床，還需進一步提高有機負荷和水力負荷，沖走輕質(zhì)污泥絮體。此外，在EGSB反應(yīng)器啟動初期，人為向反應(yīng)器中投加適量的細微顆粒物如粘土、陶粒、顆?；钚蕴康?，有利于縮短顆粒污泥的形成時間。同時，控制好反應(yīng)器的操作條件對于整個反應(yīng)器的啟動過程是至關(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[1]LettingaG.Sustainableintegratedbiologicalwastewatertreatment.WatSciTech.1996,33(3):85-98[2]LettingaG,RebacS,ParshinaS.High-rateanaerobictreatmentofwastewateratlowtemperatures.AppEnvironMicrobiol.1999,65(4):1696-1702[3]胡紀萃.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，丁麗麗，陳堅，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