AO除磷系统对污泥的处理方法Word下载.docx

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　　基于此，本试验通过运行连续流厌氧/好氧除磷系统，在温度变化条件下对污泥性状（沉降性、EPS、可挥发性固体、密度、含磷量和丝状菌）及微生物群落结构等进行观测，探索不同温度作用下不同参数之间的关系.试从不同角度分析温度对污泥沉降性能的影响机理，为污水处理厂在季节交替时的稳定运行提供理论依据.

　　2材料和方法

　　2.1试验装置

　　本试验平行运行两套强化生物除磷系统，反应器由有机玻璃构成（图1），容积为6L，厌氧区与好氧区体积比为1∶3.日处理水量18L·

d-1，污泥回流比为100%，进水和污泥回流均采用蠕动泵控制.主反应区水力停留时间为8h，其中，厌氧2h，曝气6h.两系统污泥龄均为12d左右.

　　图1A/O除磷系统装置示意图

　　2.2反应器启动及污水水质

　　本试验接种污泥取自实验室中稳定运行的生物强化除磷系统，MLSS为3000mg·

L-1左右，SVI为238mL·

g-1，各取6L分别投入两套反应器内，反应器运行温度为20℃左右.运行34d后，两系统均达到稳定状态，污泥浓度为3000mL·

g-1左右，COD和磷酸盐去除率分别为95%和85%，SVI值维持在240mL·

g-1左右.此时，将其中一套反应器温度升至25℃（1号反应器），将另一套系统温度降至15℃（2号反应器）.两反应器进水基质与用于接种的生物强化除磷系统相同，采用人工模拟生活污水，其配方为（mg·

L-1）：

尿素11.94，磷酸氢二钾41.76，MgSO4·

7H2O45.09，无水CaCl25.46，碳酸氢钠27.50，硫酸亚铁11.02，无水乙酸钠172.69，土豆淀粉134.07，蛋白胨19.17，奶粉70.93和酵母膏57.41，微量元素0.09mL·

L-1，其组成成分为（g·

（NH4）6Mo7O24·

4H2O0.6253、CoCl2·

6H2O0.2953、KI0.3562、CuSO4·

5H2O4.1731、MnSO4·

H2O0.5937、H3BO31.7808、ZnSO4·

7H2O2.2544.进水水质见表1.

　　表1模拟生活污水水质特性

　　2.3分析方法

　　主要指标均按照标准方法进行检测，不可挥发性固体（NVSS）为混合液悬浮固体与可挥发性固体的差值，聚合磷酸盐（Pns）为总磷和溶解性磷酸盐的差值.胞外聚合物（EPS）依据Fr的方法，采用阳离子交换树脂提取，采用Folin-酚法测定蛋白质，采用蒽酮比色法测定多糖.活性污泥絮体采用尼康光学显微镜进行观测.丝状菌鉴定参照的方法，通过革兰氏染色、纳氏染色、PHA染色及形态观察等确定.污泥密度参照的方法，采用Percoll分离液测定.

　　2.4活性污泥菌群分析

　　活性污泥菌群分布采用PCR-DGGE进行分析.在试验运行的第23、34、37、60、72和第87d（图2a），分别从两个系统中各取4mL泥水混合液，-20℃冻存.待反应器运行结束后，提取所有样品DNA，以大多数细菌和古细菌的16SrRNA基因V3区通用引物扩增引物碱基序列为：

GC-341F（5′-CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGGCCTACGGGAGGCAGCAG-3′）和534R（5′ATTACCGCGGCTGCTGG-3′）.PCR反应体系为50μL，采用降落PCR策略扩增（已优化）：

94℃预变性5min;

前20个循环，94℃变性30s，65~55℃退火30s（每个循环退火温度降低0.5℃），72℃延伸30s;

后10个循环，94℃变性30s，55℃退火30s，72℃延伸30s;

最后72℃最终延伸10min.PCR产物用1%琼脂糖凝胶电泳检测.检测完毕后，采用Bio-Rad公司DcodeTM的基因突变检测系统对PCR反应产物进行分离.聚丙烯酰胺凝胶浓度为8%，变性剂浓度为40%~60%.电泳优化后条件为：

130V电压下预电泳10min，此后70V电泳13h，电泳缓冲液温度为58℃.电泳完毕后，DGGE凝胶经DelRed染料染色送至凝胶成像仪处扫描获取图像.采用QuantityOne（Bio-Rad）分析活性污泥样品中电泳条带的数目和亮度，以评估各系统中的微生物群落.采用SPSS软件对各个样品进行对应分析（Correspondenceanalysis）.对DGGE凝胶上的目的条带，经回收，再扩增，克隆后送至上海生工进行测序.然后将所得序列提交至GeneBank登记，序列号为：

KF559164-KF559181.最后在GeneBank数据库中用BLAST进行检索和同源性比较.采用Mega4.1基于Neighbor-Joining方法构建系统发育树.

　　图2温度对1、2号反应器污泥各指标的影响

　　3试验结果与讨论

　　3.1不同温度对污泥性状的影响

　　图2所示为整个试验阶段两反应器中系统除磷率、污泥沉降性、含磷量（Pns）、污泥中不可挥发性固体（NVSS）、密度和EPS的变化.从图2a可以看出，温度对系统除磷效能影响很大.高温可导致系统的除磷率（65%）显著下降，而低温将使除磷率（96%）大幅提升，这一点与前人的报道一致.与此同时，伴随着除磷率的改变，污泥的沉降性也发生了很大变化.当1号反应器运行温度升高至25℃时，运行8d之后，污泥沉降性能逐渐好转;

至第45d时系统逐渐趋于稳定，SVI继续降低并稳定在70~130mL·

g-1之间.2号反应器运行温度降至15℃时，SVI值迅速升高至480mL·

g-1，污泥沉降性能急剧恶化;

运行至第52d时污泥沉降性突然改善，SVI降至238mL·

g-1，此后始终维持在250mL·

g-1左右.整体而言，1号反应器的沉降性优于2号反应器，说明高温可以有效地改善污泥的沉降性能.

　　图2b所示为两反应器中NVSS/VSS和Pns/VSS的变化.对于1号系统，污泥中NVSS整体变化不大，当温度升高时，NVSS/VSS先略有降低，随后立即回升并在0.37mg·

mg-1左右波动.对于2号系统，在温度降低的短期内，NVSS/VSS含量迅速降低（0.31mg·

mg-1左右），直至第52d即污泥沉降性迅速转好时才回升至0.41mg·

mg-1，此后一直在0.35mg·

mg-1左右波动.当温度突然改变时，两反应器中污泥含磷量迅速降低，随后缓慢上升直至污泥沉降性转好时Pns/VSS才逐渐稳定.对于高温系统，虽然Pns/VSS有明显的降低，但随即恢复.相对于高温系统，低温系统中污泥Pns/VSS降低较多，由此推测，突然的降温可能会导致活性污泥中的聚磷颗粒大量流失，进而使污泥含磷量大幅减少.当两系统均处于稳定状态时，NVSS/VSS相差不大，但高温系统的污泥含磷量明显低于低温系统.图2c所示为两系统的污泥密度变化情况.当1号反应器温度升高至25℃时，与Pns的变化相似，污泥密度也迅速降低，随后逐渐增加并稳定在1.066~1.072g·

mL-1之间，在此过程中污泥浓度并无明显变化.2号反应器温度降至15℃后，污泥密度也迅速降低（由1.066g·

mL-1降至1.060g·

mL-1），此时，2号反应器污泥流失严重，污泥浓度从3000mg·

L-1降至2000mg·

L-1左右;

当沉降性逐渐稳定时，污泥浓度才逐渐恢复至3000mg·

L-1左右，此时污泥密度在1.063~1.066g·

mL-1之间.稳定状态时，低温系统的污泥密度略低于高温系统，这点与我们的预期不同.依照Schuler等的理论，由于低温系统污泥Pns含量较高，所以其污泥密度应略高于高温系统.据此推测，在本实验中污泥密度可能同时受到其他因素的影响，如丝状菌的数量和菌胶团的密实程度等.图2d为污泥中EPS含量的变化.可以看出，温度的突然改变会导致EPS中蛋白质含量迅速增加，其中，低温环境下蛋白质含量变化更大.当系统污泥沉降性能逐渐稳定时，污泥的EPS含量逐渐恢复至变温前水平.由于EPS与污泥沉降性的变化过程基本一致，推测EPS可能在一定程度上影响着污泥的沉降性能，详见3.2节.

　　镜检发现，伴随着污泥沉降性的变化，污泥的形态及丝状菌种类和数量也发生了一系列的变化.系统中丝状菌采用染色（革兰氏、纳氏和PHA染色）及形态观察等方法进行鉴定，本文中仅包含丝状菌的纳氏染色照片.在两反应器运行温度为20℃时，大量丝状菌伸出菌胶团（图3a），引发丝状膨胀，致使运行初期污泥沉降性较差.此时系统中的丝状菌为ThiothrixII型和0041型