摘要：為探究運(yùn)行溫度與活性污泥沉降性能之間的關(guān)系,采用5個(gè)帶有自控設(shè)備的序批式反應(yīng)器考察了不同的運(yùn)行溫度(15,20,25,30和35℃)對(duì)活性污泥沉降性能及微生物種群結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,采用短時(shí)進(jìn)水,由于運(yùn)行溫度對(duì)污泥沉降性能的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于底物濃度的影響,且系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)絲狀菌以Type 0041和Type 0092為主,所以5個(gè)系統(tǒng)均未發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象;采用長(zhǎng)時(shí)進(jìn)水,5個(gè)系統(tǒng)均發(fā)生了絲狀膨脹現(xiàn)象,溫度與低底物濃度的相互作用導(dǎo)致污泥的SVI值隨運(yùn)行溫度(15~30℃)的增加而升高,而運(yùn)行溫度為35℃時(shí)污泥的SVI值要低于30℃的情況。同時(shí)不同的運(yùn)行溫度下污泥胞內(nèi)胞外貯存特性及優(yōu)勢(shì)絲狀菌的種類差異較大。

活性污泥法工藝是國(guó)內(nèi)外污水處理廠中最常用的污水處理工藝[1],該工藝的運(yùn)行性能對(duì)絲狀菌和菌膠團(tuán)的平衡性依賴極大。這兩種菌群的平衡性一旦遭到破壞,絲狀菌便可能得到大量增殖從而引發(fā)污泥膨脹問題,嚴(yán)重威脅污水處理廠的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行[2]。因此探究污泥膨脹問題發(fā)生的運(yùn)行條件至關(guān)重要。目前對(duì)污泥膨脹誘發(fā)因素的研究主要集中在pH值,溶解氧(DO),污泥齡(SRT),污泥負(fù)荷(F/M)等方面,楊雄等[3-4]探究了碳源類型和氮/磷缺乏對(duì)污泥沉降性能及絲狀菌生長(zhǎng)的影響,也有人考察了不同的溫度與污泥膨脹的關(guān)系[5],通常認(rèn)為低溫下微生物的代謝速率降低,使部分有機(jī)碳源不能被充分氧化而在胞外形成大量胞外聚合物(EPS),從而引起高粘性膨脹,而高溫則有利于絲狀菌的生長(zhǎng),從而導(dǎo)致絲狀菌膨脹[6]。但Knoop等[7]通過觀察M。parvicella在5,12,20℃下的生長(zhǎng)狀況則認(rèn)為低溫有利于絲狀菌生長(zhǎng)。溫度對(duì)污泥沉降性能的影響及發(fā)生的膨脹類型尚未得到統(tǒng)一定論,且已有的研究?jī)H對(duì)不同溫度下污泥的沉降性能和出水水質(zhì)作出分析,并未涉及污泥胞內(nèi)胞外貯存特性及絲狀菌種群結(jié)構(gòu)的變化情況,因此該方面的內(nèi)容仍需進(jìn)一步明確。本試驗(yàn)以帶有自控設(shè)備的SBR 系統(tǒng)探究了運(yùn)行溫度分別為15,20,25,30,35℃時(shí)污泥沉降性能的變化情況,污泥胞內(nèi)胞外貯存特性以及絲狀菌種群結(jié)構(gòu)的差異,從而為實(shí)際污水處理廠的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供理論支撐,并對(duì)污泥膨脹誘發(fā)因素的理論體系作出進(jìn)一步完善。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置及運(yùn)行方式

試驗(yàn)在5 個(gè)有效容積為5L,具有自動(dòng)控制系統(tǒng)的序批式反應(yīng)器(SBR)中進(jìn)行(圖1)。SBR 的進(jìn)水泵,攪拌器,曝氣泵,排水泵的啟停均由可編程控制器(PLC)控制,采用IKA REO basic C 型磁力攪拌器使系統(tǒng)混合均勻,采用鼓風(fēng)曝氣充氧,好氧期間DO 濃度維持在(2。0±0。2)mg/L。試驗(yàn)設(shè)定5個(gè)反應(yīng)器的運(yùn)行溫度分別為15,20,25,30,35℃,通過加熱棒對(duì)系統(tǒng)加熱。運(yùn)行過程中DO 探頭及溫度探頭將SBR 內(nèi)的溶解氧(DO)濃度值和溫度值實(shí)時(shí)反饋給PLC,PLC 根據(jù)上位機(jī)軟件設(shè)定參數(shù)值對(duì)曝氣泵和加熱棒進(jìn)行調(diào)節(jié),以維持系統(tǒng)內(nèi)DO 濃度和溫度的恒定。試驗(yàn)共進(jìn)行78d,分兩個(gè)階段:階段Ⅰ(0~56d)采用5min 進(jìn)水以模擬具有高底物濃度梯度的系統(tǒng),考察該種情況下不同的運(yùn)行溫度能否造成污泥沉降性能的差異;階段Ⅱ(56~78d)改為長(zhǎng)時(shí)進(jìn)水(5h)以模擬完全混合式系統(tǒng),考察低底物濃度梯度下不同的運(yùn)行溫度對(duì)污泥沉降性能的影響。兩個(gè)階段均采用先厭氧后好氧的運(yùn)行方式,每天運(yùn)行4 個(gè)周期,其中厭氧攪拌時(shí)間為120min,曝氣時(shí)間為180min,沉淀時(shí)間為50min,排水及閑置時(shí)間為10min。運(yùn)行過程中SBR 每周期進(jìn)水2。5L,排水比為50%。

1.2 試驗(yàn)水質(zhì)及接種污泥

5個(gè)SBR 均采用人工配水作進(jìn)水水質(zhì),如表1 所示,進(jìn)水COD(NaCH2CH3)為400mg/L, C:N:P= 400:40:8,此外進(jìn)水中還加入了微生物生長(zhǎng)所必須的痕量元素(表1)。系統(tǒng)的接種污泥取自高碑店某污水處理廠二沉池剩余污泥,該污泥具有良好的脫氮除磷能力且污泥的SVI 值低于100mL/g。

1.3 試驗(yàn)指標(biāo)及分析方法

試驗(yàn)期間,測(cè)定了污泥體積指數(shù)(SVI),混合液懸浮固體濃度(MLSS),混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS),聚-β-羥基烷酸酯(PHA),胞外聚合物(EPS),PH,DO 等。SVI, MLSS, MLVSS 按照標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定[8]。污泥中PHA 測(cè)定前先用三氯甲烷和酸化甲醇在100℃下消解20h,然后對(duì)有機(jī)相中的PHA 成分進(jìn)行檢測(cè),主要檢測(cè)聚-β-羥基丁酸(PHB)和聚-β-羥基戊酸(PHV),PHA 以PHB 和PHV之和計(jì)。PHB 和PHV按照Oehmen[9]所述的操作方法測(cè)定,采用Agilent 6890N 型氣相色譜以及 Agilent DB-1 型氣相色譜柱,分別以3-羥基丁酸和3-羥基戊酸(兩種物質(zhì)比例為95%:5%, Fluka,Buchs SG, Switzerland)作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定。EPS 采用陽離子樹脂交換法提取[10],多糖采用蒽酮法測(cè)定[11],蛋白質(zhì)采用修正的Lowery 法測(cè)定[10],DNA 采用二苯胺法測(cè)定[12], EPS 為3 種組分的測(cè)定值之和。試驗(yàn)過程中污泥形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察,革蘭氏鈉氏染色鏡檢均采用Olympus_BX61 型顯微鏡在微分干涉模式下進(jìn)行。絲狀菌豐度(FI)的鑒定根據(jù)Eikelboom 所提出的方法進(jìn)行認(rèn)定[13]。2 結(jié)果與討論

2.1 不同的運(yùn)行溫度對(duì)污泥沉降性能的影響

不同的運(yùn)行溫度對(duì)污泥沉降性能的影響如圖2 所示。由圖2 可以看出,系統(tǒng)在5min 短時(shí)進(jìn)水(階段Ⅰ)的情況下,不同的運(yùn)行溫度并未對(duì)污泥的沉降性能產(chǎn)生較大影響,5 個(gè)系統(tǒng)中除了25℃的系統(tǒng)外污泥的SVI 值均維持在50mL/g 左右,污泥絮體結(jié)構(gòu)密實(shí),絮體之間僅有極少量的絲狀菌出現(xiàn),這些絲狀菌構(gòu)成了污泥絮體的骨架,使絮體相互連接形成菌膠團(tuán)。5 個(gè)系統(tǒng)在不同的運(yùn)行溫度下均表現(xiàn)出良好的沉降性能(圖3a)。這是因?yàn)椴捎萌焙醚跄Ｊ竭\(yùn)行,反應(yīng)器前10min 的進(jìn)水階段起到缺氧選擇器的作用[14],運(yùn)行溫度對(duì)污泥沉降性能的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于高底物濃度的影響,根據(jù)Chudoba 的動(dòng)力學(xué)選擇理論[15],高底物濃度下絲狀菌的最大比增長(zhǎng)速率(μmax)比菌膠團(tuán)小,而飽和常數(shù)(Ks)則大于菌膠團(tuán),菌膠團(tuán)在系統(tǒng)中呈優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng),同時(shí)菌膠團(tuán)在高底物濃度下能將大量有機(jī)物貯存為胞內(nèi)的PHA和多糖等物質(zhì),使菌膠團(tuán)在與絲狀菌的底物競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì),從而抑制絲狀菌的大量生長(zhǎng),防止污泥膨脹的發(fā)生。而25℃的系統(tǒng)在35d 的運(yùn)行后SVI 值有所上升,之后穩(wěn)定維持在100mL/g 左右,該SVI 值要高于其他各系統(tǒng),分析認(rèn)為25℃屬于常溫環(huán)境,無論是絲狀菌還是菌膠團(tuán)對(duì)這一溫度都有較好的適應(yīng)性,絲狀菌在這一環(huán)境下得到一定生長(zhǎng),但由于運(yùn)行條件對(duì)菌膠團(tuán)更為有利,因此系統(tǒng)并未發(fā)生膨脹現(xiàn)象。由此可見,僅僅通過調(diào)節(jié)運(yùn)行溫度的高低并不能引起污泥沉降性能的惡化,而溫度的突變或溫度與其他運(yùn)行環(huán)境的相互作用則可能是造成實(shí)際污水處理廠在不同的季節(jié)發(fā)生周期性污泥膨脹的原因。

經(jīng)過近56d的運(yùn)行,在5個(gè)SBR內(nèi)污泥的沉降性能仍維持在穩(wěn)定水平,于是將5個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)水時(shí)間延長(zhǎng)為5h(階段Ⅱ),以考察不同的運(yùn)行溫度與低底物濃度共同作用時(shí)污泥沉降性能的變化情況。在調(diào)整后的僅僅一周之內(nèi),5個(gè)SBR的沉降性能均迅速惡化,尤其是當(dāng)溫度為30℃時(shí),污泥的SVI值達(dá)到350mL/g以上,污泥結(jié)構(gòu)松散,絮體周圍可見大量絲狀菌呈網(wǎng)狀蔓延,絲狀菌豐度為5(圖3e),系統(tǒng)發(fā)生了嚴(yán)重的膨脹。同時(shí)其他溫度下的系統(tǒng)也發(fā)生了不同程度的膨脹(圖3b~f)。事實(shí)上,污泥的SVI值與運(yùn)行溫度呈現(xiàn)出較高的相關(guān)性,當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行溫度為15℃時(shí),污泥的SVI值在157mL/g左右,隨著運(yùn)行溫度的升高,系統(tǒng)的SVI值也繼續(xù)升高,當(dāng)運(yùn)行溫度為30℃時(shí)污泥的SVI值達(dá)到356mL/g。但當(dāng)運(yùn)行溫度為35℃時(shí),污泥的SVI值卻低于30℃的系統(tǒng),SVI值維持在300mL/g。Dilek[16]采用半連續(xù)流系統(tǒng)探究不同的運(yùn)行溫度對(duì)污泥沉降性能的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),在15~30℃的溫度范圍內(nèi),污泥的沉降性能隨著溫度的升高而降低,但并未發(fā)生膨脹問題,當(dāng)運(yùn)行溫度為35℃時(shí),污泥的SVI值達(dá)到120mL/g,表現(xiàn)出較大的膨脹趨勢(shì)。本試驗(yàn)在階段Ⅰ的運(yùn)行過程中同樣未發(fā)現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象,而在階段Ⅱ中系統(tǒng)的SVI 值隨運(yùn)行溫度的變化具有與上述類似的趨勢(shì)。也就是說溫度引起的污泥沉降性能的惡化大多是與其他因素(如低底物濃度)相互作用的結(jié)果。階段Ⅱ采用長(zhǎng)時(shí)進(jìn)水,反應(yīng)器在流態(tài)上類似完全混合式,5 個(gè)系統(tǒng)的底物濃度均較低,這時(shí)不同的運(yùn)行溫度便會(huì)對(duì)污泥的沉降性能產(chǎn)生顯著影響。經(jīng)過分析認(rèn)為,溫度對(duì)污泥沉降性能的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面,首先運(yùn)行溫度影響微生物體內(nèi)的酶活性,而微生物體內(nèi)的酶活性與微生物的生長(zhǎng)速率關(guān)系密切[16]。當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí),絲狀菌對(duì)底物具有更強(qiáng)的親和力,隨著運(yùn)行溫度的升高,微生物體內(nèi)的酶活性也隨之增強(qiáng),絲狀菌的生長(zhǎng)速率就更快,但并非溫度越高酶的活性越強(qiáng),當(dāng)超過一定溫度時(shí),酶的活性開始下降,絲狀菌的生長(zhǎng)速率也隨著下降,這就解釋了低底物濃度的情況下,當(dāng)運(yùn)行溫度為15~30℃時(shí),污泥的SVI 值逐漸升高,而當(dāng)運(yùn)行溫度為35℃時(shí),污泥的SVI 值要低于30℃的情況。其次不同的運(yùn)行溫度影響微生物的新陳代謝能力,從而使微生物胞內(nèi)胞外的貯存特性產(chǎn)生差異。Shin[17]指出較低的蛋白質(zhì)/多糖(PN/PS)比會(huì)導(dǎo)致污泥的沉降性能變差,本試驗(yàn)在階段Ⅱ的運(yùn)行中觀察到,隨著運(yùn)行溫度的升高(15~35℃),系統(tǒng)內(nèi)的PN/PS 比與污泥的沉降性能具有明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。同時(shí), Van den Eijnde[18]指出,菌膠團(tuán)對(duì)糖原具有較大的貯存能力,而絲狀菌僅有有限的貯存能力,這必然造成不同的運(yùn)行溫度下微生物對(duì)有限底物的競(jìng)爭(zhēng),從而引起污泥沉降性能的差異。

2.2 不同的運(yùn)行溫度對(duì)活性污泥合成PHA、糖原及EPS 特性的影響圖 4(a)和(c)為系統(tǒng)在第Ⅰ階段穩(wěn)定運(yùn)行后(50d)的一個(gè)周期內(nèi)底物貯存情況的變化規(guī)律;圖4(b)和(d)為系統(tǒng)在第Ⅱ階段穩(wěn)定運(yùn)行后(70d)的一個(gè)周期內(nèi)底物貯存情況的變化規(guī)律.由圖4(a)和(c)可以看出,階段Ⅰ期間5 個(gè)系統(tǒng)均存在較明顯的PHA 和糖原的貯存,消耗現(xiàn)象,PHA 的貯存和消耗規(guī)律與糖原的相反且不同的運(yùn)行溫度下PHA 和糖原的貯存量和消耗量不同.這是因?yàn)槿毖蹼A段存在較高的底物濃度梯度,菌膠團(tuán)能夠迅速利用底物并將大量底物以PHA 的形式儲(chǔ)存起來[3],所以不同運(yùn)行系統(tǒng)(除35℃的系統(tǒng))的PHA 最大積累量出現(xiàn)的時(shí)間均在120min 的缺氧末期.當(dāng)運(yùn)行溫度由15℃升高到30℃時(shí),系統(tǒng)的PHA 最大貯存量由15.3mmolC/gVSS 下降到.09mmolC/ gVSS,PHA 最大貯存量隨運(yùn)行溫度的升高而降低.但當(dāng)運(yùn)行溫度為35℃時(shí),系統(tǒng)的PHA 最大貯存量和最大貯存量出現(xiàn)的時(shí)間與15~30℃系統(tǒng)有所不同,其最大貯存量明顯高于上述4 個(gè)系統(tǒng),達(dá)到15.91mmolC/gVSS, 其最大貯存量出現(xiàn)的時(shí)間為60min.Krishna[19]指出在營(yíng)養(yǎng)豐盛期運(yùn)行溫度的升高會(huì)導(dǎo)致微生物新陳代謝的旺盛,微生物將大量有機(jī)物用來維持生命活動(dòng),從而使合成PHA 的量減少.但當(dāng)溫度升高到一定程度(35℃),微生物體內(nèi)的酶活性受到抑制,新陳代謝量降低,從而合成大量PHA.

由圖 4(c)可知糖原在120min 的消耗量達(dá)到最大值,且不同的運(yùn)行溫度下糖原的消耗量不同,糖原的消耗量與系統(tǒng)的運(yùn)行溫度具有一定的相關(guān)性,但并不十分明顯.總體來說隨著運(yùn)行溫度的升高,糖原的最大消耗量表現(xiàn)出降低的趨勢(shì).進(jìn)入好氧階段后,菌膠團(tuán)貯存的PHA 開始消耗,各系統(tǒng)內(nèi)的PHA貯存量不斷下降,與此同時(shí)胞內(nèi)糖原開始積累.雖然PHA的貯存和消耗情況與糖原具有相反的趨勢(shì),但PHA和糖原的貯存量和消耗量差異較大.糖原的消耗量和貯存量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PHA 的貯存量和消耗量.Mino 模型[20]認(rèn)為PHA的合成能量來源于糖原的降解,同時(shí)也有文獻(xiàn)指出,PHA 至少有30%的合成能量可能來源于三羧酸(TCA)循環(huán)過程[21],因此PHA 貯存和糖原消耗的變化規(guī)律可能出現(xiàn)與本文不一致的現(xiàn)象.由圖4(b)和(d)可以看出,在階段Ⅱ的運(yùn)行期間,系統(tǒng)內(nèi)并不存在明顯的PHA 和糖原的貯存和消耗現(xiàn)象,但不同的運(yùn)行溫度,PHA 和糖原的基值差異較大.這是因?yàn)?階段Ⅱ采用長(zhǎng)時(shí)進(jìn)水,系統(tǒng)流態(tài)類似完全混合式,即使存在缺氧階段,但系統(tǒng)內(nèi)較低的底物濃度梯度對(duì)菌膠團(tuán)的生長(zhǎng)不利,絲狀菌在低底物濃度下迅速生長(zhǎng),導(dǎo)致5 個(gè)系統(tǒng)均出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象.由2.1 節(jié)可知,系統(tǒng)的運(yùn)行溫度越高,污泥的膨脹程度越嚴(yán)重,系統(tǒng)內(nèi)絲狀菌的種類和數(shù)量就越多.由于菌膠團(tuán)具備貯存PHA的能力而絕大多數(shù)的絲狀菌不具備,所以污泥的膨脹程度越嚴(yán)重,說明系統(tǒng)內(nèi)的絲狀菌種類和數(shù)量越多,則系統(tǒng)貯存能力越低.因此在階段Ⅱ中,5 個(gè)系統(tǒng)PHA 和糖原的貯存基值均隨著運(yùn)行溫度的升高呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì).表2 不同的運(yùn)行溫度下系統(tǒng)中EPS 及PN/PS 比的變化情況

表 2 為不同的運(yùn)行溫度下系統(tǒng)EPS及PN/PS比的變化情況.由表可以看出,階段Ⅰ和階段Ⅱ運(yùn)行穩(wěn)定后EPS 的分泌量差距較大,階段I 不同運(yùn)行系統(tǒng)的EPS 分泌量均在30mg/gVSS 以上,而階段II5 個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的最大分泌量?jī)H為25mg/gVSS.國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究顯示EPS 含量與污泥的沉降性能存在直接關(guān)系,這可能是因?yàn)?EPS 成分通常顯示負(fù)電性,其更容易與系統(tǒng)內(nèi)的Ca2+,Mg2+離子相結(jié)合以增加絮體疏水性能和沉降性能[22].由于階段I 各系統(tǒng)的污泥沉降性能遠(yuǎn)優(yōu)于階段Ⅱ,所以階段I 各系統(tǒng)的EPS 總量均高于階段II 的各系統(tǒng).但污泥的沉降性能與EPS 單成分如多糖和DNA 的分泌量并無直接聯(lián)系.本試驗(yàn)各階段EPS單組分的變化情況與污泥的沉降性能較差的相關(guān)性即驗(yàn)證了這一點(diǎn).值得注意的是,本試驗(yàn)中階段I 的PN/PS 比普遍低于階段II 的PN/PS 比,且同一階段PN/PS 比隨運(yùn)行溫度的升高而降低,這可能是因?yàn)闇囟仍礁咴接欣诙嗵堑暮铣?而對(duì)蛋白質(zhì)的合成不利,當(dāng)PN/PS 比較高且EPS 分泌量較低時(shí)會(huì)導(dǎo)致污泥較差的沉降性能.Liao[23]發(fā)現(xiàn)EPS 組分中多糖含量對(duì)污泥表面的疏水性及表面電荷有負(fù)面影響,Morgon[24]亦報(bào)道EPS組成之間的比例關(guān)系對(duì)厭氧和好氧污泥絮體比單個(gè)EPS組分在決定污泥表面疏水性及表面電荷方面更加重要.由此可見,階段Ⅱ期間污泥的沉降性能隨著溫度的升高而惡化與系統(tǒng)EPS單組分PN/PS比的逐漸減小關(guān)系極大.也有相關(guān)研究指[22-25]出,EPS的存在不利于污泥的沉降性能,EPS各單成分含量均與SVI成正比,沉降性能惡化與高濃度EPS有關(guān).目前對(duì)EPS及其單成分對(duì)污泥沉降性能的影響并無定論,仍需進(jìn)一步探究.

2.3不同的運(yùn)行溫度對(duì)絲狀菌種類的影響

表 3 絲狀菌鑒定結(jié)果

不同的運(yùn)行溫度下活性污泥微生物種群結(jié)構(gòu)差異較大,活性污泥微生物種群結(jié)構(gòu)的差異尤其是絲狀菌種類的不同是造成活性污泥系統(tǒng)沉降性能差異的根本原因[13].表3 為不同的運(yùn)行溫度下絲狀菌的鑒定結(jié)果.由表3 可以看出,階段Ⅰ期間不同的運(yùn)行溫度下系統(tǒng)的FI 幾乎全部為0,污泥的沉降性能良好.然而在沉降性能良好的活性污泥系統(tǒng)中仍能發(fā)現(xiàn)一些絲狀菌,這些絲狀菌以Type 0041 和Type 0092 為主,構(gòu)成活性污泥的骨架. 根據(jù)Eikelboom[13]記,Type 0041,Type0092 是市政污水處理系統(tǒng)中的常見絲狀菌,適應(yīng)能力較強(qiáng),其為優(yōu)勢(shì)絲狀菌時(shí)一般不會(huì)導(dǎo)致污泥沉降性能嚴(yán)重惡化,這是因?yàn)門ype 0041 為附著型生長(zhǎng)的絲狀菌,其構(gòu)型有利于菌膠團(tuán)的附著,而Type 0092 通常生長(zhǎng)在菌膠團(tuán)的內(nèi)部,對(duì)污泥沉降性能沒有太大影響.由表3 還可以看出,階段Ⅱ期間系統(tǒng)的 FI 隨著運(yùn)行溫度的升高逐漸升高且不同系統(tǒng)中絲狀菌的種類差異較大.低溫系統(tǒng)絲狀菌種類比較單一,說明很多絲狀菌在低底物濃度下不能適應(yīng)低溫環(huán)境而逐漸從系統(tǒng)中淘洗出去.15℃的系統(tǒng)以Type 0581 型絲狀菌為主,且5個(gè)系統(tǒng)中幾乎都存在Type 0581,由此可知該類絲狀菌對(duì)溫度的適應(yīng)性極強(qiáng), Eikelboom[13]指出Type 0581 容易在低負(fù)荷非連續(xù)流系統(tǒng)中生長(zhǎng)且一般不會(huì)引起較高的SVI 值(120~130mL/g),因此該類絲狀菌在15℃的系統(tǒng)中雖然呈優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)趨勢(shì),但并不會(huì)引起污泥沉降性能的嚴(yán)重惡化,FI=2(圖5a).當(dāng)運(yùn)行溫度為20℃時(shí),系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)絲狀菌為Type 1701,據(jù)報(bào)道Type 1701 的大量增殖容易引起較高的SVI 值,但該系統(tǒng)的SVI 值穩(wěn)定維持在200mL/g 左右.經(jīng)過考察發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中還存在較多的Type 0092 和Type 0581,這兩種絲狀菌的存在通常不會(huì)引起污泥沉降性能的惡化,所以該系統(tǒng)并沒有發(fā)生惡性污泥膨脹.25℃的常溫系統(tǒng)下Type 0041 和Type 0092 型絲狀菌得到了優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)(圖5c),這與實(shí)際污水處理廠的情況類似.采用30℃的運(yùn)行溫度時(shí),污泥系統(tǒng)發(fā)生了嚴(yán)重的膨脹現(xiàn)象,其中Thiothrix.spp 型絲狀菌大量增殖,經(jīng)過革蘭氏和鈉氏染色后發(fā)現(xiàn),該類絲狀菌呈現(xiàn)蓮花叢型生長(zhǎng),且具有很多分生體,FI=5(圖5d).根據(jù)記載,若絲狀菌呈蓮花叢型生長(zhǎng)則意味著該類絲狀菌新陳代謝旺盛,正在快速增殖.因此可以認(rèn)為Thiothrix.spp 型絲狀菌的最適生長(zhǎng)溫度為30℃,并能引發(fā)嚴(yán)重的污泥膨脹問題.同時(shí)還發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在大量antinomycetes 菌屬,該類菌屬對(duì)溫度的依賴性極強(qiáng),所以其他系統(tǒng)中并未出現(xiàn)類似菌屬.當(dāng)運(yùn)行溫度為35℃時(shí)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)絲狀菌為S.natans. S.natans 的大量增殖能夠引起較高的SVI 值,這與試驗(yàn)結(jié)論一致.此外該系統(tǒng)中還存在少量的M.parvicella,Type 0092 和Type 0581.

3 結(jié)論

3.1 運(yùn)行溫度對(duì)活性污泥沉降性能的影響要遠(yuǎn)

遠(yuǎn)弱于高底物濃度的影響,僅僅改變系統(tǒng)的運(yùn)行溫度并不能引起活性污泥沉降性能的變化.

3.2 當(dāng)運(yùn)行溫度與低底物濃度共同作用時(shí),活性污泥的SVI 值隨著運(yùn)行溫度的升高而增大.

3.3 階段Ⅰ系統(tǒng)具有明顯的底物貯存和消耗現(xiàn)象,其胞內(nèi)貯存物PHA和糖原的貯存和消耗具有相反的規(guī)律,而階段Ⅱ不存在底物貯存和消耗現(xiàn)象,但PHA和糖原的貯存基值隨運(yùn)行溫度的升高呈下降的趨勢(shì);

3.4 運(yùn)行溫度較低時(shí),絲狀菌種類較單一.階段Ⅰ系統(tǒng)均未發(fā)生污泥膨脹問題,絲狀菌以Type0041 和Type 0092 為主,階段ⅠI 五個(gè)系統(tǒng)發(fā)生了不同程度的污泥膨脹問題,不同的運(yùn)行溫度導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)絲狀菌的種類不同.參考文獻(xiàn)：

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