王淑瑩　崔有為(北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院,北京100022)　
于德爽　祝貴兵(哈爾濱工業(yè)大學(xué),哈爾濱150090)王海東(北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院,北京100022)
環(huán)　境　工　程　　2003年10月第21卷第5期

摘要　針對(duì)海水沖廁工程的實(shí)施,試驗(yàn)研究了無(wú)機(jī)鹽對(duì)活性污泥沉降性的影響。以無(wú)鹽穩(wěn)定運(yùn)行系統(tǒng)作為參照系統(tǒng),分別研究了20ｇ Ｌ和35ｇ Ｌ鹽度馴化系統(tǒng)內(nèi)活性污泥絮凝體的形態(tài)、污泥沉降特點(diǎn)以及污泥微生物生態(tài)。在此基礎(chǔ)上探討了絮凝體的結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)結(jié)果表明,無(wú)機(jī)鹽改變了活性污泥微生物生態(tài),改變了絮凝體的結(jié)構(gòu),加強(qiáng)了污泥的沉降性。
關(guān)鍵詞　海水沖廁　鹽度　污泥沉降性　污泥絮凝體　　　　　　　　
　　國(guó)家十五科技攻關(guān)項(xiàng)目(2001ＢＡ610Ａ 09)及北京市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(8002005)
1　引言
　　關(guān)于無(wú)機(jī)鹽對(duì)活性污泥沉降性影響的本質(zhì)和程度國(guó)內(nèi)外的報(bào)導(dǎo)很不一致。在無(wú)機(jī)鹽對(duì)污泥沉降性影響的利弊上結(jié)論也不一致[1～6]。在此主要研究鹽度對(duì)活性污泥沉降性影響的程度和本質(zhì)。
2　試驗(yàn)裝置與方法
　　試驗(yàn)采用3個(gè)平行的ＳＢＲ反應(yīng)器,接種等量的來(lái)自市政污水處理廠二沉池回流污泥,采用實(shí)際生活污水,進(jìn)行馴化,水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1　原水水質(zhì)

　　馴化結(jié)束后將1號(hào)反應(yīng)器作為無(wú)鹽參照系統(tǒng)。2號(hào)和3號(hào)反應(yīng)器分別按5ｇ Ｌ的ＮａＣｌ鹽度梯度逐漸增加鹽度進(jìn)行馴化。使2號(hào)反應(yīng)器在鹽度為20ｇ Ｌ的條件下穩(wěn)定運(yùn)行,3號(hào)反應(yīng)器在鹽度為35ｇ Ｌ鹽度下穩(wěn)定運(yùn)行。分別鏡檢研究無(wú)鹽系統(tǒng)、25ｇ Ｌ和35ｇ Ｌ系統(tǒng)內(nèi)活性污泥的微生物生態(tài)和污泥絮凝體的形態(tài),檢測(cè)在各鹽度下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的污泥沉降性。3個(gè)系統(tǒng)保證運(yùn)行參數(shù)的一致,充分曝氣,溫度控制在20±2℃。為了防止高濃度的ＮａＣｌ在濾紙上結(jié)晶影響ＭＬＳＳ的測(cè)定結(jié)果,在污泥過(guò)濾結(jié)束后至少要用100ｍＬ的蒸餾水沖洗濾紙,然后烘干至恒重。
3　試驗(yàn)結(jié)果與分析
　　由于高鹽環(huán)境下的系統(tǒng)具有較高的分散穩(wěn)定性,因此不容易沉降。但是在研究中卻發(fā)現(xiàn)隨著鹽度的升高,污泥指數(shù)逐漸降低(如圖1)。在測(cè)量各鹽度下的污泥沉降曲線(如圖2)發(fā)現(xiàn)鹽度改變了污泥的沉降性。具體表現(xiàn)在加快了污泥的沉降速度。試驗(yàn)進(jìn)一步鏡檢了活性污泥絮凝體的形態(tài)和活性污泥微生物生態(tài)。
　　　　 　　　　　　　　　　

3．1　3個(gè)處理系統(tǒng)的微生物生態(tài)
　　在以微生物為主的污泥物處理中,不同類型的微生物之間存在著內(nèi)在的相互依存的關(guān)系,即微觀生態(tài)關(guān)系。微生物生態(tài)在很大程度上決定生物處理的效率和污泥的結(jié)構(gòu)。由于鹽度的影響,微生物生態(tài)的組成發(fā)生變化。在無(wú)鹽系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定后,鏡檢發(fā)現(xiàn)活性污泥所含的微生物種類豐富,存在大量絲狀菌,有大量的原生動(dòng)物。原生動(dòng)物以鐘蟲為優(yōu)勢(shì)種屬,還存在的原生動(dòng)物有漫游蟲,草履蟲,豆形蟲等,這些微生物相當(dāng)活躍。當(dāng)在鹽度為20ｇ Ｌ的活性污泥處理系統(tǒng)內(nèi),活性污泥的微生態(tài)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,微生物的種類和數(shù)量都變少。原生動(dòng)物僅剩下少量的鐘蟲,且絲狀菌數(shù)量也變少。而在鹽度為35ｇ Ｌ的處理系統(tǒng)內(nèi),微生態(tài)變得更加單一,鐘蟲最后消失,表明原生動(dòng)物已消失。絲狀菌也幾乎不存在,只剩下細(xì)小的菌膠團(tuán)。這一結(jié)果與Ｔｏｋｕｚ和Ｅｃｋｅｎｆｅｌｄｅｒ的研究結(jié)果不同。Ｔｏｋｕｚ和Ｅｃｋｅｎｆｅｌｄｅｒ[7]研究表明,隨著鹽度的升高,絲狀菌增多,但是不會(huì)影響活性污泥的沉降性。鹽度使活性污泥的優(yōu)勢(shì)菌屬改變。使微生物生態(tài)只剩下耐鹽微生物。由于鹽度影響到微生物的多樣性,使得典型的生態(tài)關(guān)系如中立關(guān)系、共生關(guān)系、協(xié)作關(guān)系、競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系、拮抗關(guān)系、寄生關(guān)系等作用降低。直接影響到處理的效果。同時(shí)由于菌體的改變也直接影響到活性污泥的結(jié)構(gòu),從而影響污泥的沉降性。
3 ．2　3個(gè)系統(tǒng)污泥絮凝體的形態(tài)
　　從圖3～圖6可以看出無(wú)機(jī)鹽對(duì)活性污泥絮凝體的改變。在無(wú)鹽條件的活性污泥處理系統(tǒng)內(nèi),活性污泥顆粒很大,菌膠團(tuán)呈封閉狀,形狀為不規(guī)則形,絮凝體緊密度不好,呈疏松狀。鏡檢發(fā)現(xiàn)絮凝體中有大量絲狀菌的存在。而鹽度為20ｇ Ｌ處理系統(tǒng)內(nèi),活性污泥的結(jié)構(gòu)已發(fā)生變化。絮凝體相對(duì)于無(wú)鹽條件下變小,絮凝體的結(jié)構(gòu)仍是開(kāi)放型結(jié)構(gòu),但緊密程度變高。鏡檢絲狀菌較少。鹽度對(duì)活性污泥構(gòu)型的改變?cè)邴}度為35ｇ Ｌ的處理系統(tǒng)內(nèi)表現(xiàn)更為明顯。在此鹽度系統(tǒng)內(nèi),絮凝體已經(jīng)變得很小,絮凝體呈封閉狀,而且絮凝體變得異常的緊密。鏡檢幾乎看不到絲狀菌,絮凝體多附著在進(jìn)水中死亡的微型動(dòng)物的殘?bào)w上。
　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　
3．3　絮凝體結(jié)構(gòu)分析
　　從圖3可以看出無(wú)鹽系統(tǒng)活性污泥絮凝體的結(jié)構(gòu)基本上可以用絲狀菌骨架學(xué)說(shuō)解釋。其形成過(guò)程可以描述為:結(jié)構(gòu)絲狀菌交織生長(zhǎng),膠團(tuán)菌附著其上形成新生污泥,新生污泥逐漸成熟形成條狀、網(wǎng)狀污泥,在氧和營(yíng)養(yǎng)物充足條件下,網(wǎng)狀污泥的膠團(tuán)菌增粗,網(wǎng)孔逐漸變小形成空洞狀,最后空洞被填實(shí),而結(jié)構(gòu)絲狀菌的伸出為膠團(tuán)菌提供了新的附著面,包裹形成新的條狀污泥,條狀污泥相互交織又形成新的網(wǎng)狀污泥,重復(fù)上述過(guò)程,形成更大的污泥絮凝體。
　　而在高鹽系統(tǒng)內(nèi),由于活性污泥微生物微生態(tài)的改變,活性污泥的構(gòu)型發(fā)生變化,其中重大的變化就是絲狀菌的減少到幾乎消失,造成細(xì)菌無(wú)法再以絲狀菌為骨架。在高鹽度的條件下活性污泥的構(gòu)型可以由Ｍａｇａｒａ[8]等提出的理化結(jié)構(gòu)解釋(如圖7)?；钚晕勰嘈跄w整體上呈電負(fù)性。絮凝是微生物(主要是細(xì)菌),無(wú)機(jī)粒子(硅酸鹽,磷酸鈣,和氧化鐵),胞外多聚物和多價(jià)陽(yáng)離子之間相互的理化作用的結(jié)果。由于細(xì)菌表面,胞外多聚物和無(wú)機(jī)粒子都提供負(fù)吸收位,所以陽(yáng)離子在這一過(guò)程中起著重要作用。由于在高鹽環(huán)境下Ｎａ+濃度很高,Ｎａ+為活性污泥提供一個(gè)充足的陽(yáng)離子,提高正的吸收位。另外也有高鹽對(duì)沉降性不利的因素,由于高鹽的物理性質(zhì),使得系統(tǒng)成為一個(gè)分散性很高的溶液,這種高的分散體系對(duì)懸浮粒子的沉降性影響很大。造成高鹽條件下活性污泥的沉降性下降。此外,鹽度影響水體的密度,使污水的密度升高,直接增大水中固體的浮力,也使高鹽污泥的沉降性變壞。但由于高鹽的作用,污水中微生物的活性和生長(zhǎng)都受到影響。高鹽更影響游離細(xì)菌的捕食,所以微生物必須聚集在一起才能更有利于生存,微生物通過(guò)調(diào)節(jié)分泌胞外多聚物,一方面抵御鹽度的毒害作用;另一方面,增加捕食能力。而且,對(duì)絮凝有利的發(fā)現(xiàn)是Ｋｉｎｃａｎｎｏｎ和Ｇａｕｄｙ[5]發(fā)現(xiàn)高鹽環(huán)境下活性污泥較一般污泥脂類,ＲＮＡ含量高。同時(shí),無(wú)機(jī)鹽含量也高。但是,由于高鹽條件下絲狀菌的消失,細(xì)菌無(wú)法附著生長(zhǎng),因此,絮凝體個(gè)體變小。
　　　　　　　　　　　　　　

4　結(jié)論
(1)隨著鹽度的升高,活性污泥沉降性能加強(qiáng)。具體表現(xiàn)在:污泥指數(shù)降低;污泥的沉降速度加快。
(2)無(wú)機(jī)鹽改變了活性污泥微生物生態(tài)。隨著鹽度的增加,原生動(dòng)物減少直至消失。絲狀菌數(shù)量也在減少,在35ｇ Ｌ鹽度環(huán)境下,幾乎看不到絲狀菌。
(3)無(wú)機(jī)鹽改變了絮凝體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。隨著鹽度的增加,絮凝體逐漸變小,由封閉結(jié)構(gòu)變成開(kāi)放結(jié)構(gòu),且變得更加密實(shí)。
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2002-11-30收稿