1、好氧活性污泥的生物相观察及性能研究摘要：以曲阜市生活污水处理厂正常运行的活性污泥为接种污泥，以啤酒废水为碳源，采用 SBR 反应器培养了好氧颗粒活性污泥，对其生物相、污泥性能及运行效果进行考察，结果表明：反应器稳定运行初期，系统中生物相丰富，出现少量的累枝虫、鞭毛虫和线虫，中等数量的纤虫。系统中微型动物优势种群及其数量，随着系统的变化呈现一定的规律性。而且 COD、NH4-N、TN、TP 的去除率随 SV 及 SVI 的增加有逐渐增大的趋势。 关键词：好氧活性污泥，生物相，污泥性能，运行效果中图分类号：TU992.3文献标识码：A 引言 在废水生物处理中，活性污泥可以有效去除废水中有机物质及含
2、氮化合物，这主要是在活性污泥中存在着一些特种微生物，其种类几乎包括了微生物的各个种群，如属原核生物的有细菌、放线菌、蓝细菌和立克次氏体；属真核生物的有原生动物、多细胞微型动物、酵母、丝状真菌和单细胞藻类，此外还有病毒。这些微生物的种类、数量及优势种群会随着水质条件的变化而变化，进而影响运行效果。相关研究表明：动物性营养型的原生动物，如动物性鞭毛虫、变形虫、纤毛虫等能直接利用水中的有机物质，对水中有机物的净化起到一定的积极作用。侯琳等的实验结果表明，水中 COD 的去除率与纤毛虫和鞭毛虫的数量呈一定的正相关性。 1 实验材料与方法 1.1 材料 1.1.1 水样来源与水质 本实验采用曲阜市三孔啤
3、酒厂啤酒废水,其水质特征如表 1 所示。 表 1 曲阜市三孔啤酒厂啤酒废水的水质指标 1.1.2 活性污泥 接种污泥为曲阜市污水处理厂正常运行的活性污泥, 该污水处理厂采用具有脱氮除磷功能的 A2/O 污水生物处理工艺。活性污泥的 MLSS 为34 gL-1，SVI 为 74.2 mgL-1,沉降速度为 9.2 mh-1,污泥密度为1.007 gcm-3。 1.1.3 实验仪器 202-2A 型电热恒温干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司） ，ALC-210.4 电子精密天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司） ，HH-6 型化学耗氧量测定仪（江苏江分电分析仪器有限公司） ，752 紫外可见分光光度计
4、（上海菁华科技仪器有限公司） ，721 型分光光度计（上海第三分析仪器厂） ，HJ-4A 多头磁力加热搅拌器（常州国华电器有限公司）,高压锅，具密封塞的加热管,滴定管,移液管,比色管,量筒等实验室常用玻璃仪器。 1.1.4 供试试剂 (1) CONCr：硫酸亚铁铵标准溶液取 39.2 分析纯(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O 溶于水，加入 20.0 mL 浓硫酸，冷却后用水稀释至 1000 mL,消解液9.6 g 重铬酸钾，50.0 g 硫酸铝钾，10.0 g 钼酸铵，溶于 500 mL水中，加入 200 mL 浓硫酸，冷却后稀释至 1000 mL, Ag2SO4 -H2SO4 催化剂取
5、8.8 g 分析纯 Ag2SO4,溶于 1000 mL 浓硫酸, 邻菲罗琳指示剂取 0.695 g 分析纯 FeSO47H2O 和 1.4850 g 邻菲罗琳指示剂，稀释至100 mL,棕色瓶中保存, 掩蔽剂10.0 g 分析纯 HgSO4,溶于 100 mL 10%硫酸中。 （2）氨氮：纳氏试剂，酒石酸钾钠溶液取 50 g 酒石酸钾钠溶于100 mL 水中，加热煮沸以去除氨，放冷，定容至 100 mL, 铵标准使用液。 (3)总氮：碱性过硫酸钾溶液10 g 硫酸钾，15 g 氢氧化钠溶于水，稀释至 1000 mL,存放在聚乙烯瓶中, 1+9 盐酸，硝酸钾标准使用液。 （4）总磷：显色剂(1)
6、176.5 g 钼酸铵溶于 1000 mL 水中， （2）1.12 g 孔雀绿溶于 100 mL 水中，在 40 mL（1）中依次加入 30 mL 浓硫酸和 36 mL(2),摇匀，静置 30 min，过滤后使用，PVA 溶液工业级 PVA 1 g 溶于 100 mL 水中，过滤后使用,5%过硫酸钾溶液5 g 过硫酸钾溶于水，稀释至 100 mL。 1.2 实验方法 1.2.1 实验装置 采用 SBR 反应器培养活性污泥，反应器有效容积 4 L，直径 13 cm，高 35 cm ，每周期 8 h,其中进水 4 min，曝气 420 min，沉降 30 min，排水 4 min，静置 20 mi
7、n，曝气流量由转子流量计控制，表观气速 1 m3h-1,啤酒废水由反应器上部进入 SBR 反应器。 1.2.2 分析项目及测定方法 （1）活性污泥生物相及污泥形态：采用普通光学显微镜观察。 （2）MLSS、SV、SVI：均采用标准方法测定。 （3）CODCr：采用快速密闭催化消解法，在经典重铬酸钾-硫酸消解体系中加入助催化剂硫酸铝钾与钼酸铵，同时密封加压消解，以缩短消解时间，消解后用滴定法测定化学需氧量。 （4）NH4-N：采用纳氏试剂分光光度法,氨氮与纳氏试剂反应生成黄棕色的络合物，在 400500 nm 波长范围内与光吸收成正比，可用分光光度法进行测定。 （5）TN：采用紫外分光光度法，在
8、 120124的碱性介质条件下，过硫酸钾不仅可将水中的氨氮和亚硝酸盐氮氧化成硝酸盐，同时将水样中大部分有机氮化合物氧化成硝酸盐。而后，用紫外分光光度法分别于220 nm 与 275 nm 处测定吸光度，按 A=A220-2A275 计算硝酸盐氮的吸光值，从而计算总氮的含量。 （6）TP：采用孔雀绿-磷目杂多酸分光光度法，在酸性条件下，利用碱性染料孔雀绿与磷钼杂多酸生成绿色离子缔合物，并以聚乙烯醇稳定显色液，直接在水相用分光光度法测定正磷酸盐。 2 结果与分析 2.1 生物相的观察 在传统活性污泥工艺中运行正常时,以大量钟虫为主,游泳型纤毛虫为辅,偶尔出现轮虫和线虫；运行不正常时以游泳型纤毛虫为
9、主；极不正常时则找不到可见微生物。 系统运行监测期内，每天一次对装置内的活性污泥进行镜检，监测期内生物相状况及累计观察到的微生物种类见表 2 和表 3。 表 2 监测期内生物相 随着运行时间的增加，微型动物的数量趋于平稳，能量要求较高的游泳型纤毛虫因食料受到限制而无法维持下去，数量慢慢减少，取而代之的是对能量要求较低的累枝虫、钟虫等固着型纤毛虫，其可以在有机质含量较低、细菌等食料较少的情况下生存下来。同时出现大量以有机残渣和死的生物体为食的纤毛虫等匍匐型纤毛虫以及吸管虫。实验进行到第三阶段后系统处理效果较好并趋于稳定，出现轮虫来吞噬散落的污泥。 2.2 污泥性能与 COD、NH4-N、TN、T
10、P 去除率的关系 2.2.1 污泥变化 随着运行时间的增加，SV 及 SVI 呈逐渐增加的趋势，在 3 月 22 日达到最大值。之后由于大量以有机残渣和死的生物体为食的纤毛虫等匍匐型纤毛虫以及吸管虫的出现，使得 SV 及 SVI 又有轻微的减小。但是在污泥运行的整个时期内，污泥沉降性能良好，絮体较大，边缘清晰，结构紧实，黑泥少，污泥可滤性好，滤速较快。 2.2.2 污泥沉降性能与 COD、NH4-N、TN、TP 去除率的关系 在监测期内，活性污泥的沉降性能与啤酒废水中 COD、NH4-N、TN、TP 的去除率的关系如图 4 和图 5。 由图 5 和图 5 可知，COD、NH4-N、TN、TP
11、的去除率与污泥沉降比及污泥沉降指数均成一定程度的正相关，随着污泥沉降比的增加，COD、NH4-N、TN、TP 的去除率呈不断增加的趋势，当 SV 为 20%，SVI 为53.7mgL-1 时, COD、NH4-N、TN、TP 的去除率达到最大值。随后反应器内出现大量以有机残渣和死的生物体为食的纤毛虫等匍匐型纤毛虫以及吸管虫时，污泥沉降比及污泥沉降指数均减小，COD、NH4-N、TN、TP的去除率也相应的有所减少。 3 讨论 本实验由于时间限制，尚有一些工作没有得到充分完成，一些内容没有进行充分讨论，建议在以后的实验研究中对以下几点展开更深入的研究： 1 本实验只对污泥沉降比及污泥沉降指数对运行
12、效果的影响进行了初步研究，而其他性能如含水率、颗粒粒度、污泥比重等没有进行相关性研究，因此还不够全面。 2 在试验运行过程未发生污泥膨胀，但在实际运行中要注意防止发生活性污泥的膨胀。影响污泥膨胀的因素有 pH、温度、氮磷缺乏等，但是氮磷缺乏不是造成处理废水工艺发生污泥膨胀的主要原因，在其他条件不变的情况下，只投加氮、磷并不能使膨胀污泥的性能得到恢复，而进行预曝气则可使丝状菌污泥膨胀得到有效控制。 3 由于试验采用的是模拟 SBR 工艺，实践中需要进一步实验，从而为废水处理提供一种有效可行的方法。 参考文献 1 Thomas E.Cloete and Jacques Theron.Microbi
13、al population dynamics in enhancedbiological phosphorus removing activated sludge systemsJ.J.Environ.Eng.Sci.2003(2)273-280 2 国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水检测分析方法M.4 版北京：中国环境科学出版社,2002. 3 郝瑞霞,赵英,罗人朋,等. 铁屑过滤- SBR 工艺处理印染废水的研究J . 环境科学,1998 ,19 (3) :54 57 4 Van L,Ramaekers H,Wiechers J,et al.Impact of locat
14、ion ofCaCO3 precipitation on the development of intact anaerobicsludgeJ.Water Research,2002,34(2):437-446 5 Barat R,Montoya T,Borras L,et al.Calcium effect on enhancedbiological phosphorus removalJ.Water Science and Technology,2006,53(12):29-37 6 魏瑞霞,孙剑辉,陈金龙,等. SBR 法处理废水的影响因素 J . 重庆环境科学,2003 , 25 (11) :156 158 7 刘永淞. 应用间歇活性污泥法处理啤酒厂污水J . 湘潭大学自然科学学报,1989 ,11 (2) :70 73 8 吕桂宾,史鸿乐,陈雯,等. 印染废水处理中的污泥膨胀与控制J . 中国给水排水,2005 ,21 (2) :95 96 9 曾晓岚,张智,丁文川,许萍,邓晓莉. 城市污水强化处理的污泥性能与生物相相关性研究J.环境科学与技术,2004,27(2):24-27 10 竺建荣,刘纯新. 好氧颗粒活性污泥的培养及理化特性研究J,环境科学，1999，3（2）：38-41
