[科普中國]-活性污泥馴化

選擇機(jī)制

(1) 馴化期活性污泥的變化

馴化期活性污泥的表觀性狀，如色澤、絮凝體的大小、沉降性能等一直在變化著。在這期間，可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)絮凝不佳、沉降性能較差的階段，然后逐漸轉(zhuǎn)為正常。與此同時(shí)，活性污泥的優(yōu)勢(shì)種群也發(fā)生著明顯的改變，往往是具有特定代謝功能，更能適應(yīng)廢水環(huán)境條件的種群迅速增長，成為活性污泥中的優(yōu)勢(shì)種群。隨之，活性污泥的水處理功能達(dá)到最佳效果。、

(2) 馴化條件對(duì)細(xì)菌的選擇作用

① 馴化條件選擇優(yōu)勢(shì)種群。馴化過程中，馴化因素和因素水平?jīng)Q定著污泥中的優(yōu)菌群，它像一只無形的手，操縱著活性污泥優(yōu)勢(shì)菌群的演化方向。在高鹽度和脫氮條件下，優(yōu)勢(shì)種群是耐鹽脫氮細(xì)菌；用2,4-D作為基質(zhì)馴化活性污泥，優(yōu)勢(shì)種群是2,4-D降解細(xì)菌；并且因素的不同水平也影響優(yōu)勢(shì)種群的類別，因素水平越極端，優(yōu)勢(shì)菌群的種類越少。

② 馴化水平選擇同功細(xì)菌。以2,4-D作為馴化基質(zhì)，在不同2,4-D濃度、不同培養(yǎng)方法的情況下，檢測(cè)到的降解2,4-D的功能基因類型。研究結(jié)果顯示，不同馴化條件下降解2,4-D的優(yōu)勢(shì)種群是不相同的。

③ 活性污泥是一個(gè)有機(jī)整體。性能穩(wěn)定的活性污泥是多種微生物有機(jī)組合的統(tǒng)一體，是一個(gè)微生物群落，并不是幾種優(yōu)勢(shì)微生物的富集，簡單的富集增長可能造成活性污泥解體。以含酚廢水馴化活性污泥為例：當(dāng)酚負(fù)荷從1.0 g/(L機(jī)整體提高到1.5 g/(L機(jī)整體時(shí)，活性污泥解體崩潰。原因是酚負(fù)荷1.0g/(L體崩潰時(shí)的優(yōu)勢(shì)種群是R6F菌株，它既降酚又絮凝；在1.5 g/(L絮凝；時(shí)，R6T和R10兩種菌株轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢(shì)菌群，它們只降酚不絮凝，破壞了活性污泥絮凝體的結(jié)構(gòu)。

(3) 菌群多樣性是活性污泥馴化的基礎(chǔ)

① 菌群多樣性是選擇的原料。研究發(fā)現(xiàn)，隨著馴化條件不斷強(qiáng)化，菌群的多樣性呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，馴化條件越極端，菌群的多樣性越小。這說明活性污泥馴化的過程是馴化條件對(duì)細(xì)菌種群進(jìn)行選擇的過程，適應(yīng)馴化條件的微生物生存下來，不適應(yīng)者被淘汰，原污泥為馴化提供了備選“原料”。

② 同功細(xì)菌的演替。同一功能的細(xì)菌在馴化中有演替現(xiàn)象，低濃度條件下的優(yōu)勢(shì)種群，在高濃度時(shí)會(huì)被另一種群取代。如前所述，同功細(xì)菌具有多樣下，由于種間生理的差異，使它們適應(yīng)不同的馴化條件，于是便出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)種群隨馴化進(jìn)程的演替現(xiàn)象。例如，用高鹽度生化廢水馴化活性污泥，活性污泥中的耐鹽微生物種群隨鹽度的變化而變化。在受到高鹽濃度沖擊前的穩(wěn)定運(yùn)行期，污泥中優(yōu)勢(shì)微生物主要為3種微生物，編號(hào)為P1、P2和P3；受到高濃度鹽分沖擊后，污泥活性急劇下降，但原有的3種優(yōu)勢(shì)菌種并沒有立即死亡或消失，而是呈逐漸下降到非優(yōu)勢(shì)菌的趨勢(shì)；10d以后，污泥中另外2種細(xì)菌(編號(hào)為A1、A2)數(shù)量逐步增加，到第30d，其數(shù)量已超過前3種細(xì)菌，并在重新平穩(wěn)運(yùn)行的污泥中穩(wěn)定存在。

影響因素(1) 接種污泥對(duì)馴化的影響

接種馴化是一種常用的馴化方法，它是取外源活性污泥作為接種污泥，在馴化條件下培養(yǎng)，直至符合水處理要求。接種污泥的性狀與馴化效果之間的關(guān)系十分密切，它為馴化提供的菌群種類，直接影響著活性污泥馴化的結(jié)果。因此，從性質(zhì)相同或者相近的污水處理站取的接種污泥是提高馴化效果的捷徑。例如，處理明膠工業(yè)廢水，可以取市政污水廠的回流污泥作為接種泥，其中富含降解蛋白質(zhì)的菌群；處理高鹽度制藥廢水，可以從含有一定鹽度的制藥廢水處理站取的活性污泥作為接種污泥，其中含有一些耐鹽的異養(yǎng)細(xì)菌。

為了增加接種污泥某些功能菌的種類，可以在馴化時(shí)補(bǔ)加細(xì)菌。補(bǔ)加方法有兩種：一種是補(bǔ)加長期與污染物接觸的廢水或者沉積物；另一種是大量添加(一般是1：1)純培養(yǎng)菌株。前一種方法補(bǔ)加的細(xì)菌種類較多，功能細(xì)菌定植活性污泥的幾率較大。后一種方法面臨兩個(gè)問題，首先是補(bǔ)加菌株能否植入活性污泥，其次是植入后能否長期保持優(yōu)勢(shì)種群的地位。因此，后一種方法失敗的例子較多。采取某些措施(如適當(dāng)饑餓)可以增強(qiáng)補(bǔ)加菌株的疏水性，使其容易植入接種污泥。也有試驗(yàn)表明，培養(yǎng)菌株植入接種污泥以后，經(jīng)過幾個(gè)循環(huán)操作便喪失殆盡。

(2) 廢水水質(zhì)對(duì)馴化的影響

廢水水質(zhì)是接種污泥直接接觸的外部環(huán)境，改變廢水水質(zhì)，必然引起接種污泥微生物群落變化，從而影響馴化污泥的性質(zhì)和功能。馴化活性污泥時(shí)，通常是逐漸地增大廢水的比例，從而逐步地強(qiáng)化馴化條件，直至接種污泥完全適應(yīng)廢水水質(zhì)。

目前，人們研究了廢水中不同碳源及其濃度對(duì)馴化污泥脫氮除磷的影響。研究發(fā)現(xiàn)，易降解有機(jī)物促進(jìn)除磷污泥的馴化；醋酸鹽使活性污泥沉降性能變差；不溶性淀粉延長接種污泥的馴化時(shí)間。研究還發(fā)現(xiàn)，低濃度葡萄糖有利于硝化細(xì)菌富集，馴化污泥的硝化活性高；而高濃度葡萄糖加快了異養(yǎng)細(xì)菌繁殖，會(huì)對(duì)硝化細(xì)菌產(chǎn)生抑制作用，降低馴化污泥的硝化功能。

(3) 工藝條件對(duì)馴化的影響

① 工藝條件的影響。脫氮、除磷是兩個(gè)不同的廢水處理工藝，在其他條件完全一致的情況下，分別從脫氮處理段和除磷處理段取活性污泥樣品檢驗(yàn)微生物群落。檢驗(yàn)結(jié)果表明，雖然這兩個(gè)工藝的細(xì)菌種類總體上是類似的，但在BPR(生物除磷)工藝中分離到3種放線茵，non-BPR工藝卻沒有。

② 工況條件的影響。工藝相同工況不同時(shí)，也會(huì)影響活性污泥的微生物群落。改變HRT(水力停留時(shí)間)和SRT(固體停留時(shí)間)，同步脫氮除磷工藝活性污泥中的優(yōu)勢(shì)菌群雖然沒有明顯改變，但是細(xì)菌的形態(tài)和微型動(dòng)物發(fā)生了明顯變化，而且它們?cè)谒幚硇Ч弦灿忻黠@的差別。

方法① 悶曝階段。將濃糞便水過濾后投入曝氣池，再用自來水稀釋，使BOD5濃度控制在500mg/L左右，進(jìn)行靜態(tài)(悶曝)培養(yǎng)。

② 活性污泥培養(yǎng)階段。經(jīng)過1～2d后，開始換水，一般先問歇換水，后連續(xù)換水。混合液溶解氧控制在2mg/L左右，氮元素控制在25mg/L以下，營養(yǎng)物投加量控制在BOD5負(fù)荷率0.3kg/(kgMLSS·gM左右，隨時(shí)可加。

③ 活性污泥馴化穩(wěn)定階段。當(dāng)活性污泥培養(yǎng)成熟，即可在進(jìn)水中加入并逐漸增加欲處理廢水的比例，使微生物在逐漸適應(yīng)新的生活條件下得到馴化。開始時(shí)，欲處理廢水可按設(shè)計(jì)流量的10%～20%加入，達(dá)到較好的處理效果后，再繼續(xù)增加其比例。每次增加的比例以設(shè)計(jì)流量的10%～20%，并待微生物適應(yīng)鞏固后再繼續(xù)增加，直至滿負(fù)荷為止。傳統(tǒng)的培菌馴化大約需15d1。

注意事項(xiàng)① 在活性污泥培養(yǎng)馴化過程中，應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)進(jìn)水水質(zhì)和曝氣池混合液指標(biāo)，并進(jìn)行微生物的鏡檢觀察，作好記錄，為確定活性污泥的穩(wěn)定運(yùn)行方式及各項(xiàng)參數(shù)提供依據(jù)。

② 發(fā)生污泥膨脹時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，如加大空氣量，保證DO在2.0 mg/L以上；降低進(jìn)水量，特別要控制欲處理廢水的排人量；向曝氣池中投加液氯，抑制絲狀菌的繁殖，鏡檢發(fā)現(xiàn)絲狀菌消失后，即停止投加液氯1。