垃圾滲濾液顆粒污泥馴化試驗(yàn)及主要微生物種群變化

童 慶,樊 霆,王浩明,孫禮明

(1.合肥水泥研究設(shè)計(jì)院,安徽合肥230051;2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),安徽合肥230036)

垃圾滲濾液顆粒污泥馴化試驗(yàn)及主要微生物種群變化

童 慶1,樊 霆2,王浩明1,孫禮明1

(1.合肥水泥研究設(shè)計(jì)院,安徽合肥230051;2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),安徽合肥230036)

垃圾滲濾液生化處理過(guò)程中,采用城市污水處理廠污泥濃縮池污泥進(jìn)行接種,并選擇間歇培養(yǎng)同馴化的啟動(dòng)方法,分階段提高廢水配比。試驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)16d的污泥馴化,MLSS保持在5000mg/L左右,HRT=3d,SV=36,F/M為0.144 kgBOD5/kg MLVSS.d,容積負(fù)荷(FV)為1.3～1.6 kgCOD/m3.d,溫度28～30℃,pH=7,DO為3～5 mg/L條件下,該滲濾液CODCr降至450.05mg/L,去除率保持80%左右,NH3-N的去除率最終達(dá)96.15%。隨著馴化時(shí)間的延長(zhǎng),通過(guò)顯微觀察,活性污泥絮狀性能變好,絮體增大,邊緣清晰,結(jié)構(gòu)緊密,反應(yīng)器內(nèi)原生動(dòng)物種類(lèi)豐富,與其他微生物相互協(xié)同,可提高處理效率。

垃圾滲濾液;污泥馴化;種群變化

垃圾滲濾液是由城市生活垃圾填埋作業(yè)后濾出或垃圾分解以及因?yàn)榻邓纫蛩匦纬傻囊环N成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水,環(huán)境危害極大[1～2]。SBR法用于滲濾液處理是近幾年應(yīng)用較為普遍的一種生物法,具有曝氣、沉淀等各功能段運(yùn)行時(shí)間調(diào)節(jié)方便、對(duì)不同水質(zhì)水量廢水變化適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。SBR工藝通過(guò)在原有好氧曝氣前強(qiáng)化缺氧攪拌,通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣量在同一反應(yīng)器內(nèi)部形成缺氧、好氧、厭氧環(huán)境的交替變化,方便實(shí)現(xiàn)A/O工藝的硝化和反硝化功能,從而達(dá)到脫氮除磷效果[3～6]。本研究目的在于探討難降解有機(jī)物的生物反應(yīng)器的快速啟動(dòng)控制技術(shù),通過(guò)進(jìn)行微生物的鏡檢分析反應(yīng)器中污泥特性、微生物種群及數(shù)量變化。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 廢水來(lái)源及水質(zhì)

本試驗(yàn)水樣取自某市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液化學(xué)預(yù)處理出水,主要水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。投加NaOH和HCl調(diào)節(jié)pH值,曝氣量恒定。

1.2 試驗(yàn)裝置及方法

試驗(yàn)整套裝置如圖1所示:反應(yīng)器有效容積為15L,采用壓縮空氣鼓風(fēng)曝氣,用玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)曝氣量。反應(yīng)過(guò)程中在線檢測(cè)溫度、pH和DO值。為更好地實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷,SBR反應(yīng)器的運(yùn)行方式為:瞬間進(jìn)水,缺氧攪拌,好氧曝氣,停機(jī)靜置,瞬間出水。各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定方法均采用標(biāo)準(zhǔn)水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[7],鏡檢分析采用日本Nikon公司Model YS100生物(可拍照)顯微鏡。

表1 滲濾液原水樣特性

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 污泥接種及馴化過(guò)程

鑒于經(jīng)化學(xué)預(yù)處理后,滲濾液COD濃度依舊偏高,本試驗(yàn)選擇間歇培養(yǎng)同馴化的啟動(dòng)方法,接種污泥取自某城市污水處理廠污泥濃縮池。

第一階段,廢水按投配比為25%與接種污泥泥水混合物(其中測(cè)得MLSS=1859 mg/L),共同進(jìn)入SBR反應(yīng)器,調(diào)節(jié)pH至中性,控制溫度30℃,DO為4～6 mg/L,悶曝2d,靜置1h,排放上清液。再1次/d瞬時(shí)注水,攪拌,曝氣,靜置,排放上清液,連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行2d,測(cè)定出水水質(zhì)。

第二階段,廢水投配比依次增加到50%、75%,操作如上,連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行5d。

第三階段,廢水投配比增加到90%～100%,瞬時(shí)進(jìn)水,缺氧攪拌4h,好氧曝氣8h,靜置1h,排水,閑置程序連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行8d,期間不排泥。鏡檢結(jié)果表明,活性污泥中富含微生物,菌膠團(tuán)絮體呈茶褐色,污泥沉淀性能良好,出水清澈,出水為茶黃色,同時(shí)試驗(yàn)測(cè)得MLSS=4981mg/L,SV5=36,F/M為0.144 kgBOD5/kg MLVSS·d,容積負(fù)荷(FV)為1.3～1.6 kgCOD/m3·d時(shí)COD、NH3-N去除率分別達(dá)到80%和95%以上。至此可認(rèn)為污泥馴化過(guò)程結(jié)束,SBR反應(yīng)器啟動(dòng)成功。階段運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表2(本實(shí)驗(yàn)以COD濃度作為主要控制標(biāo)準(zhǔn))。

表2 污泥馴化階段實(shí)驗(yàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)

根據(jù)表2所測(cè)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果,繪出反應(yīng)器污泥馴化階段CODCr及NH3-N變化曲線,結(jié)果如圖2、圖3所示。

由圖2、圖3可知,悶曝2d后,廢水按投配比25%,SBR出水CODCr從587.37mg/L降至257.86mg/L,去除率僅為56.10%,而NH3-N從31.66mg/L降至7.85mg/L,去除率為75.21%。此后,廢水按投配比依次按25%、50%和75%遞增,污泥馴化8d后,SBR中NH3-N去除率已達(dá)91.56%,并首次超過(guò)90%,但反應(yīng)器的CODCr去除率不到75%。進(jìn)一步提高廢水投配至90%,最終達(dá)到100%。11d后,SBR出水中CODCr去除率達(dá)到80%,NH3-N去除率也保持在93%左右,污泥馴化基本成功。16d后,CODCr從2420.67mg/L降至456.05mg/L,去除率保持80%左右,NH3-N的去除率最終達(dá)96.15%,反應(yīng)器已成功啟動(dòng)。但CODCr出水濃度仍較高,說(shuō)明滲濾液中還有相當(dāng)難降解有機(jī)物未得到去除,之后SBR的出水水質(zhì)基本上穩(wěn)定在此水平。

2.2 反應(yīng)體系中顆粒污泥生物相的鏡檢分析

生物相指活性污泥中微生物的種類(lèi)、數(shù)量、優(yōu)勢(shì)度及其代謝活力等狀況的概貌。微生物(主要指原生動(dòng)物)無(wú)論是在提高活性污泥法的處理水水質(zhì)方面,還是在減少剩余污泥量方面,都已證實(shí)是必需的。

本試驗(yàn)垃圾滲濾液污泥馴化過(guò)程中,吸取體系活性污泥鏡檢,制樣2份,其中1份在酒精燈下烤炙片刻。采用日本Nikon公司的Model YS100生物顯微鏡檢測(cè),放大倍數(shù)為16×40。鏡檢發(fā)現(xiàn),整個(gè)馴化過(guò)程中出現(xiàn)的微生物相非常豐富,微生物種群是分期變化的,伴有鐘蟲(chóng)、纖毛蟲(chóng)等原生動(dòng)物及少量線蟲(chóng)、輪蟲(chóng)出現(xiàn)。

在顆粒污泥馴化初期,由于原污泥中的原生動(dòng)物對(duì)滲濾液水質(zhì)不適應(yīng),幾乎全部絕跡,混合液中游離細(xì)菌大量存在,污泥結(jié)構(gòu)松散,顆粒細(xì)密,很少量的成絮凝體形式(如圖4),此時(shí)鏡檢觀察混合液中出現(xiàn)較多的是如游泳型纖毛蟲(chóng)(如圖5)、豆形蟲(chóng)等。隨著馴化時(shí)間的延長(zhǎng),污泥中的原生動(dòng)物對(duì)滲濾液水質(zhì)已漸漸適應(yīng),活性污泥絮狀性能變好,混合液中游離細(xì)菌大量減少,游泳型纖毛蟲(chóng)也逐漸減少,污泥絮體以菌膠團(tuán)細(xì)菌為骨架,絮體大,邊緣清晰,結(jié)構(gòu)緊密(如圖6),出水開(kāi)始變透明,出水水質(zhì)較好,此時(shí)體系內(nèi)原生動(dòng)物發(fā)展成為覓食細(xì)菌量較少的固著型纖毛類(lèi)原生動(dòng)物,如鐘蟲(chóng)(如圖7)等,同時(shí)也有少量線蟲(chóng)(如圖8)和輪蟲(chóng)(如圖9)及藻類(lèi)出現(xiàn)[8]。檢測(cè)出水COD去除率逐步升高,出水水質(zhì)愈來(lái)愈好。

試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),當(dāng)反應(yīng)器原水COD濃度突然增大,出現(xiàn)較大沖擊負(fù)荷,反應(yīng)體系pH值、DO急劇降低初期時(shí),鐘蟲(chóng)活躍性均呈現(xiàn)明顯降低,甚至不動(dòng),出水水質(zhì)隨即變差,需要一段時(shí)間適應(yīng)。

可見(jiàn),主要微生物對(duì)水質(zhì)參數(shù)、沖擊負(fù)荷、pH值、DO、溫度等水質(zhì)環(huán)境條件有很高的敏感性,稍有變動(dòng),很快就會(huì)在原生動(dòng)物的種類(lèi)組成、個(gè)體數(shù)量、個(gè)體形態(tài)和代謝活力上發(fā)生相應(yīng)的變化[9]。因此活性污泥生物相在一定程度上反映出生化反應(yīng)曝氣系統(tǒng)的處理質(zhì)量及運(yùn)行狀況,可為污水處理的運(yùn)行管理提供重要判斷指標(biāo)。

3 結(jié)論

(1)采用某城市污水處理廠污泥濃縮池污泥進(jìn)行接種,并選擇間歇培養(yǎng)同馴化的啟動(dòng)方法,階段提高廢水配比,污泥馴化8d后,SBR中NH3-N去除率已達(dá)91.56%,并首次超過(guò)90%,但反應(yīng)器的CODCr去除率不到75%。進(jìn)一步提高廢水投配至90%,最終達(dá)到100%。11d后,SBR出水中CODCr去除率達(dá)到80%,NH3-N去除率也保持在93%左右,污泥馴化基本成功。16d后,CODCr從2420.67mg/L降至456.05mg/L,去除率保持80%左右,NH3-N的去除率最終達(dá)96.15%,反應(yīng)器已成功啟動(dòng);

(2)反應(yīng)器成功啟動(dòng)后,當(dāng)溫度控制在30℃、pH值在中性附近、DO為3～5mg/L時(shí),出水的水質(zhì)較好;

(3)整個(gè)馴化過(guò)程中反應(yīng)體系微生物非常豐富,微生物種群、數(shù)量及活躍程度的變化均可作為系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要標(biāo)準(zhǔn)。

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Experiment of Particle Sludge Acclimation of Landfill Leachate and Changes of the Ma in Microorgan ism Species

TONG Qing1,FAN Ting2,WANG Hao2ming1,SUN Li2ming1
(1.Hefei Cement Research&Design Institute,Anhui Hefei 230051 China)

The sludge from municipal sewage treatment plant concentration pond was inoculated by choosing the start-up method of inter mission culture domestication and increasing the sewage proportion by stages in the course of landfill leachate biochemical treatment.The results showed that under the situation of 5000mg/L ofMLSS and 3d of HRT and 0.144kgBOD5/kg MLVSS.d of F/M and 1.3 to 1.6 kgCOD/m3of FV and 7 of pH and 28 to 30℃of the reaction temperature and 3 to 5mg/L ofDO after 16 days of sludge domestication,the removal rate of COD and ammonia nitrogen approached 80 percent and 96 percent respectively,the concentration of COD remains about 450mg/L.W ith the acclimation time extended,the activated sludge brim was clear.The protozoa in bioreactor were abundant,which could grow well with other microorgan is ms to promote disposal efficiency.

landfill leachate;sludge acclimation;species change

X705

A

1673-9655(2010)03-0008-04

2010-01-26

童慶(1977-),男,工學(xué)碩士,工程師,主要從事污染物治理科研與設(shè)計(jì)工作。