UASB系统启动过程中颗粒污泥形成全过程的机理性分析

� 月 微生物学杂志 · 实践与技术 · � ! ∀ 系统启动过程中颗粒污泥形成全过程的机理性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 谢汉方 苏希 #辽宁省环境保护科学研究所 , 沈阳 ∃ ∃ % % & ∃∋ 上流式厌氧污泥床 #� !∀ ∋ 作为高 负荷厌氧反应器 已得到公认 , 该反应器中 培育成的颗粒污泥对提高处理效能极为有 效。 因此 , 育成颗粒污泥便成为启动过程中 的关键。现 己证实该法适用于制糖 、淀粉加 工 、 土豆加工 、酒精 、味精 、 柠檬酸 、 溶剂 废醛和豆制品加工等工厂的废水处理 。 本 文 旨在简明扼要地综述育成颗粒污泥的经 验 。 并伴以机制的阐述 , 以供实用中参考 。 一 基质的条件 首先 , 要培育颗粒污泥对基质有一定 要求 。 有机废液的基质分为偏碳水化合物 类 , 如制糖、 淀粉 、 土豆加工废水等和偏 蛋白质类 , 如豆制品加工废水 。 在颗粒污 泥培育中基质( ) ∗ + , + − 通 常 为.% %+ �+ ∃ #文献报道育成颗粒污泥的 比 例 范 围为 ∃∃ %/ . %% , � , 0∋ 。 对偏碳水化合物类污水 需添加 ,和 − #通常投加 尿素和磷酸盐∋ 。 对偏蛋白质类的应添加碳素类物质 , 如葡 萄糖等 , 为降低成本是否可以用其它碳水 化合物类污水补充尚需进一步试验 , 刘双 江做过此类污水颗粒污泥的 培 育 获 得成 功以〕, 但不添加葡萄糖 , 颗粒污泥无法实 现 。 可见碳素比例适当对促成颗粒污泥形 成是必需的 , 据研究 , 葡萄糖的添加对增加 胞外多聚物 , 促 进细胞间的聚集起着粘连 作用 〔1〕 。 在培育颗拉污泥 时 , 进水( ) ∗ 通常 为 ∃% % %一 � % %)2 慈3 4 , 控制在此范围 , 既防 止 ( ) ∗ 过低造成营养不 良 , 又 防 止高浓 度极易造成厌氧反应偏酸性 , 导致厌氧反 应的各类菌种生长中比例失调 。 因此 , 适 中的( ) ∗ 保证水力筛选的 线 速 度 , 细菌 正常培育时期内所需的营养 , 使细胞稳实 地生长 , 沉降性能好 , 整个反应系统稳定 性也好 , 有利于颗粒污泥的形成 。 此外 , 应注意进水水质中碱度通常应 在1 % % % 2 5 3 4 #以( 6 ( ) 。计 ∋ 左右 , 有时 甚至应大于 7% % % 2 岁4 。 国内清 华大学在 进行啤酒废水的研究 中 , 曾因忽略碱度控 制 , 使颗粒污泥形成受挫 。 可 以添加适量 碳酸钠 , 使处理基质缓冲性 好 , 系 统8 9 保持在 : ; �一< ; � 。 另外 , 有些文献还介绍 了添加微量元 素= 。 、 ( > 、 , 1对 微生物生 长 、 污 泥活 性提高 、促进颗粒污泥形成是有 益的〔“〕。 二 接种污泥的条件 培育颗粒污泥虽对接种污泥无特殊要 求 , 因为一般均能产生颗 粒 污 泥〔“〕, 但 接种污泥品质差异对形成颗粒污泥的快慢 有直接影响 。 接种污泥 的品质主要包括 + 污泥的沉 降性能 , 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 观松散絮状 程 度 , � � 、 ? ≅≅3 �� , 最大 比产甲烷 速 率〔Α 〕、 最大比() ∗ 去除率 、 电镜鉴别微生物量 丰 富 的程度 等 。 总之 , 可归结为沉降性 、 微生物数量 微生物学杂志 第∃Α 卷 和 活性三者 。 通常沉降性能好 、 � �和 Β ! ! 3 ��较大 、 微生物量丰富 、 最大 比 产甲烷 速率和最大比() ∗ 去除率 较 大 , 则 微生 物的量和质俱佳 , 活性高 , 对加快启动过 程和颗粒污泥形成有利 , 因此 , 保证污泥沉 降性好和厌氧微生物丰富 , 活性高是重要 的 。 应特别强调 , 接种污泥必须沉降性好 , 这样的污泥不 易膨胀流失 , 应优先采用消 化池底部污泥 , 虽较上层的活性低 , 起动 速率慢一些 。 但因沉降性好尚能保持有足 够多的时间裕量使生物相停留在反应器上 形成颗粒污泥〔”〕。 污泥接种量按� � 、 Β ! !3 � �和污泥活性 程度而决 定 其 多 少 , 通 常 范 围 为 � 一 ∃ � 5 ; Β !!3 7 。 接种时应去除浮水和漂着的杂竹 , 然 后用 Α% 自筛过筛 , 当由具体情况决定某一 接种浓度后 , 即按总有效体积计算接种总 量 , 接种后一般反应器应静置一天 。 接种污泥的状况对启动快慢和颗粒污 泥形成所需时间有 一定影响 。 刘双江用三 种不 同污泥分别接种于用葡萄糖配制的相 同基质 中 , 均培育得颗粒污泥 , 但时间长 短不 一 , 作为经验借鉴 , 现将该情况汇集 于表 ∃ 中。 表 ∃ 三种接种 污泥 处理葡萄糖配制基质培育颗粒污 泥情 况对比 0一 、 ++ 种类 ∃。。 。5 3 0。 Χ ? ≅≅3 �� ∃月于,Δ( 9 + Ε 沉 。+ 性 Ε开竺出粤黔粒污泥Ε黔竺污咨齐全成‘“一一 一Φ 匕 Φ一一一一嘿婴毕下丁缨件升型尽一 Φ Ε . 。· < ⋯ 。“‘ Ε 接近。 ⋯彗Γ。 ‘蒸⋯ : 。 Ε ‘。”日 Χ ∃ � ; : Χ % ; & Η Ε % ; & & Χ 今子匕之三Ι ϑ、丫二 、 Ε . � ∃ Κ �Ι Ε 一 Χ ⋯ Ι Χ 万系 “已Ε贫 ’ Χ Ι Χ Ι Ι( ∃ . � ; . Χ ) 。 了Λ Ε � 。 Α 了 Χ ‘渴 Χ ∃ ∃ Χ Μ 乙Ν Ε Χ ∃ ’‘ Χ Ε ; ; 曰; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 口口; 表 0中 类污泥菌量少 , 活性太差 , 沉 降性较好 , 经较长 时间才育成颗粒污泥 。 相 比之下 ∀类和(类污泥就快得多 。 三 颗粒污泥育成 的控 制过程 育成颗粒污泥的全过程通 常 分 为 三 个阶段 + 一 、滞后 阶段 , 二 、提高负荷阶段 , 三 、 颗粒污泥出现到成熟的阶段 。 当接种 污泥品质高时 , 可免除滞后 阶段 。 滞后 阶 段呈负荷极低的运行 阶段 , 因接种污泥对 基质不适应或污泥中微生物贫乏 , 活性差 而设置的 , 故也称驯化阶段 , 其时间长短 决定于污泥里微生物相 #菌的组成和数量 及其活性所造成的微生物群的某种结构 ∋ 的状况 。 、 第一阶段后厌氧微生物相状况有 了提高 , 厌氧反应系统的运行性能较前改 善 Γ 因此 , 务必在负荷提高的第二阶段中使 污泥负荷和容积负荷以较大幅度提高 , 随 之 , 几厌氧系统() ∗ 去 除 率 也 有 显 著 提 高 , 到该阶段结束时已开始有颗粒污泥 出 现 。 其较明显的标志是通常污泥负荷均超 过 % ; & Ο5 () ∗ 3 Ο 5 Β !!; Π 。 这表明只 有 达 到 一定负荷时甲烷菌才能获得丰富营养和 能量 , 加速生长 , 达到 一定数量才能形成 颗粒污泥 。 第三阶段中容积负荷应 以更大 幅度、 更大速率提高 , 于是污泥负荷也相 应大增 , 从而加快颗粒污泥的成熟 , 随之 ( ) ∗ 去除率提高到更高水平 。 这 就 是颗 粒污泥形成的全过程 。 由于偏碳水化合物类基质与偏蛋白质 类基质 的差异 , 从本质上而言前者厌氧发 第 0 期 谢汉方等 + � ! ∀系统启动过程 中颗粒污泥形成的机理性分析 .< 酵中以 乙酸型发酵或丁酸型发酵为主 , 后 者丙酸型发酵超过前者 Γ所 以 , 两种基质所 形成的颗粒污泥的菌相有差异 。 在形成颗 粒污泥的启动过程中 , 后者 的进水( ) ∗ 浓 度 、 污泥 负荷 、 出水8 9 和碱度 一 般均高 于前者 。 相比之下后者启动较 前 者 难度 大 。 为了得到数量的概念 , 以实例 〔’〕为 成功经验 。 现将用 同种性状污泥分别接种 于葡萄糖配制基质和豆制品加工废液培育 颗粒污泥的情况整理汇总后列于表 . 中。 综上所述 , 在启动过程中至少可 以得 到如下几点 + ∃ 、 应根据不同污泥性状采 取相应的启动措施 。 . 、 在保证反应器运 行稳定条件下、适当提高反应器 负荷 , 可加 快颗粒污泥成熟 , 缩短培育 颗 粒 污 泥时 间 。 & 、 当污 泥 负 荷 达% ; & Ο 5 ( ) ∗ 3 Ο 5 · Β !! · Π 以上开始形成颗粒污泥时应不失时 机地迅速提 高 污 泥 负 荷 到 % ; :一% ; < Ο 5 ( ) ∗ 3 Ο 5 · Β !!; ( , 不宜停留在% ; &一 % ; �∃ Ο 5 ( ) ∗ 3 Ο 5 · Β !!; Π范围内 , 防 止 絮状污 泥争夺营养 , 迅速增长 。 Α 、 应注意分别 不 同类型的水质采取相应的措施 。 � 、 颗 粒污泥的形成不是个别因素影响的产物 , 而是多种因素综合影响的结果 , 应灵 活机 动而又不 失原则地采取配套措施 , 按过程 发展具体情况因势利导 。 一四 其它因素 一定的水 力 负 荷 #% ; .� 2 “3 2 & · Θ ∋ 有利于筛选沉降性好的污泥 , 淘汰结构松 散的污泥 , 且水流动的机械作用和剪切力 对生物颗粒的形成有影响 。 接种污泥如提供适当颗粒体 , 甚至少 量破碎颗粒污泥 , 可促进颗粒污泥的形成。 大量接种沉降性差的污泥容易造成膨胀流 失 #膨胀流失决不 等于冲刷流失 ∋ , 只有 反应器运行过程 中自然筛选 、 滞留沉降性 好的污泥的冲刷流失才是符合需要的筛选 过程 。 适量钙离子 #Ρ % 2 5 3 4 ∋ 的添加 , 其产 生 的电搭桥作用促 进颗粒污泥形成 , 甚至 磷酸盐的存在也是颗粒污泥提前出现的因 素 , 但也有学者认为 , 这样形成的颗粒在 无钙离子存在下育成的 , 易解体 #Σ∋ 。 还有其它因素对颗粒污泥的形成有影 响 , 如温度、 水力负荷 、 污泥的状态 、 钙 离子和磷酸盐等 。 在常温 #如 . �℃ ∋ 、 中温和高温 #如 �� ℃ ∋ 都有过颗粒污泥育成的经验 , 但高 温一般较中温培育所需时间短 , 且 中温条 件培育颗粒污泥强调接种含一 定 数 量 颗 粒 。 五 结论 � !∀系统启动过程颗粒污泥的形成 是包括疏水作用 、 微生物相中互营共生 作 用和胞外多聚物粘连作用等内因和外界因 素水流冲刷 、 沼气搅拌 、 各种控制条件共 同作用下的复杂过程 。 不 能机械认为是某 一两个因素影响的结果 , 例如在豆制品废 水的启动过程 中污泥负荷 同 样 在% ; :< 一 1 ; . � Ο 5 ( ) ∗ 3 Ο 5 · Β !! · Π 条 件 下 , 有的反 应器内形成颗粒污泥 , 而有的反应器 中就 没有形 成 。 又如胞外多聚物的增加会促成 颗粒污泥的形成 , 但是在组成颗粒污泥重 要的优势菌产 甲烷丝菌和其它许多细菌细 胞外并未明显胞外多聚物存在 。 颗粒污泥的形成中尚有许 多间 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 正待 研究 , 如抑制颗粒污泥形成的因素 , 颗粒 污泥形成后再生 、 解体和稳定性的考察研 究 , 乃至颗粒污泥形成的机理本身仍需探 深索微 。 虽然有 了一些启动过程形成颗粒污泥 微生物学杂志 第∃Α 卷 表. 同种 污泥接种葡萄糖配 制基质和 豆制品加工废液培育颗粒污泥过程比较 病飞犷⋯滞后阶段 提高负荷阶 段 亏泥出成 熟厂几照一 天数 #日∋ ∃一 . & ∃ . Α一: %公云一瓜一 : � 进水( ) ∗ #2 5 3 4 ∋ Ρ Α %一 ∃ & ∃ % 0 0 (Ρ一 Α % & % 的经验 , 但仍无法构成 “专家系统” 的完 整条件 , 即尚没有保证形成颗粒污泥充分 必要条件的经验可循 , 因为 , 还没有找到标 志必然形成颗粒污泥的 “识别 ”和 “控制 ” 性因素或条件 , 所以 , 目前培育过程的经验 仅仅是存在着育成颗粒污泥的可能性 #有 时甚至是极大可能性∋ 的各种先验条件的 综合试探 。 容积负荷 参 考 文 献 川川Ν0刊已川 #Ο 5 ( ) ∗ 3 2 & ’ Π∋ Ε � Α % %一 �: %% & � % %一 & Ρ % % & � % 。一& 乙% % 一⋯“些今⋯二二巴。· &一∃ · ∃ Ε ∃ · ∃一 匕· ” Χ“· ,一 ∃ ∃ · Α 派泥员荷 Ο5 ( ) ∗ 3 Ο 5 Β !Π ∋ ∀ )。 :一 ∃ 。 0 > · . Α一> · Α <一> · Α Ρ一。· & � ∃ ; ∃一 & 。 。 Ε & ; 。一 ∃ ; Α ∃ ∃ 。 Η一 Ρ 。性 : 。 Α一 ≅ 。 Ρ Τ 5 Μ Ε & �一. & . &一 Ρ 一∀9 Υ Μ #Θ∋ 出水碱度#2 5 3 4 ; 以 (6() & 计∋ ⋯全⋯Ε∀Χ一立 / 冲1兰二燮1 ∃ � Α %一 ∃ << % Χ∃ < Η %一 . % % % Ρ & Α一 ∃ � :Ρ ∃ Ρ Α % 一 . ∃ (% 出水8 9 : 。 �一< 。 � Ε : 。 Σ一 < 。 . 刘双江 升流式厌氧污 泥层反应器内 颗粒污泥形 成过程中均微生物学研究 博士 论 文 1寿华大学 ∃ Η Η % 吴唯民等 4 1ς 离子浓度对厌氧消化的影响 中国 环境科学 ∃ Η � Ρ 一 Ρ #∃ ∋ + : Ρ一< ∃ 胡纪萃 中国环境科学 ∃ Η Ρ Ρ Ρ #. ∋ + :∃ 一 : � 胡纪萃 最大比( ) ∗ 去除率测定及其应用 清华 大学环境工程系 ∃ Η Ρ 了 刘双江等 中国科境科学 ∃ Η Η % ∃% # � ∋ + & ΑΑ 9 Ω 0≅五% Ξ Ξ。 4 , 4 Σ ΨΨ 1Θ 5 6 , Ζ ; + [ 6 Ψ , ! 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