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脫水污泥預(yù)造粒強(qiáng)化好氧顆粒污泥處理工業(yè)廢水

來源:建樹環(huán)保 2026-05-21 17:16:54 232

好氧顆粒污泥(AGS)通過由外向內(nèi)的溶解氧梯度構(gòu)建典型分層結(jié)構(gòu),可在單一反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)碳、氮、磷同步去除,這使得AGS工藝的占地面積相較于傳統(tǒng)活性污泥法縮減60%~70%,同時降低20%~50%的曝氣能耗。然而,AGS成粒要求高、速度慢以及突然解體等不足限制了其應(yīng)用。因此,開發(fā)AGS強(qiáng)化成粒技術(shù),提高顆粒穩(wěn)定性對于推動AGS的工程應(yīng)用至關(guān)重要。

接種預(yù)先培養(yǎng)的顆粒污泥可突破傳統(tǒng)造粒過程的限速步驟,顯著縮短系統(tǒng)啟動周期,接種污泥表面生物活性位點與胞外聚合物(EPS)的協(xié)同作用可加速污泥自凝聚過程。在Huang等人的研究中,通過接種厭氧顆粒污泥實現(xiàn)了好氧顆粒污泥的定向轉(zhuǎn)化。龍焙等人證實了這一結(jié)論,當(dāng)成熟顆粒污泥接種比例分別為10%、20%和30%時,AGS成粒時間分別為27、24和16d。顯然,上述研究證實了顆粒污泥接種比例越高,AGS系統(tǒng)啟動速度就越快。但面對大規(guī)模的實際工程應(yīng)用,如何預(yù)先培養(yǎng)或制備大量顆粒污泥是值得考慮的。

降低開發(fā)成本、提高造粒效率是顆粒污泥接種強(qiáng)化成粒技術(shù)所面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題。相關(guān)研究表明,脫水污泥富含胞外聚合物(EPS)、金屬離子(如Fe3+、Ca2?、Mg2?)及惰性有機(jī)質(zhì),其中EPS中蛋白質(zhì)與多糖的比值可能影響顆粒疏水性,而金屬離子可通過架橋作用促進(jìn)細(xì)胞間黏附。以往研究證實了通過接種100%由脫水污泥作為原材料制備的顆粒污泥的強(qiáng)化成粒效能,通過簡單的物理破碎(如球磨、超聲波處理)方式可將壓濾脫水后的塊狀污泥制備為微小顆粒載體,為微生物提供附著位點。這種以脫水污泥為單一原料的預(yù)造粒工藝,不僅可將市政污泥處理成本降低約30%~40%,更通過“以廢治廢”理念實現(xiàn)了固廢資源化利用。然而現(xiàn)有研究存在兩大局限:①試驗體系多采用配水,與實際市政污水組分存在顯著差異;②缺乏對預(yù)造粒載體長期運行時的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、微生物演替規(guī)律的深入解析,這制約了該技術(shù)從實驗室向工程化應(yīng)用的轉(zhuǎn)化進(jìn)程。

本研究開發(fā)了以市政脫水污泥為單一基質(zhì)的顆粒污泥制備與強(qiáng)化成粒技術(shù),通過破碎、篩分和活化等步驟,將板框脫水污泥轉(zhuǎn)化為具有規(guī)則形貌的預(yù)造粒載體(粒徑介于700~830μm),并以100%的比例接種至序批式活性污泥反應(yīng)器(SBR)后處理實際工業(yè)園區(qū)廢水。經(jīng)過為期80d的長周期試驗,探究接種顆粒污泥后不同階段的沉降性能、水處理效能和顆粒粒徑演變過程,并應(yīng)用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和激光共聚焦顯微鏡等表征技術(shù)對顆粒污泥的形貌特征進(jìn)行深入解析。此外,通過16SrRNA基因高通量測序與宏基因組測序聯(lián)用策略,探究了不同階段微生物群落結(jié)構(gòu)、功能基因表達(dá)和代謝通路激活的豐度變化。

1、材料和方法

1.1 反應(yīng)器和運行參數(shù)

研究采用2組SBR,分別作為自然成粒組(R1)和預(yù)造粒接種組(R2)。反應(yīng)器內(nèi)徑為8cm,高為54cm(H/D=6.8),容積約為2.9L,排水比例為50%。反應(yīng)器運行周期為480min(進(jìn)水10min-曝氣450min-沉淀10min-閑置10min),其中沉淀時間分別在第10天和第20天縮減至5和3min;曝氣流量設(shè)置為0.30~0.35L/min,水溫為(25.0±1.0)℃。

1.2 接種污泥來源及預(yù)造粒步驟

試驗所需活性污泥取自蘇州某污水廠污泥濃縮池,將其接種至R1中作為空白組自然培養(yǎng)好氧顆粒污泥。預(yù)造粒所需的脫水污泥取自同一污水廠的污泥脫水車間,脫水后污泥含水率在78%~82%之間,有機(jī)物含量為58%~68%。該污水廠采用AAO工藝,處理量為20×104m3/d,二沉池污泥在儲泥池初步濃縮后被泵入污泥濃縮車間,污泥濃縮過程的鐵鹽和生石灰投加量分別為12.5%~15.8%和20.8%~25.6%(依據(jù)占干污泥質(zhì)量計算),濃縮之后采用板框壓濾的方式進(jìn)行脫水,取脫水后的污泥進(jìn)行預(yù)造粒。

預(yù)造粒顆粒污泥制備過程如下:①利用機(jī)械破碎機(jī)將脫水污泥初步破碎為粒徑介于500~3000μm的大顆粒污泥;②將破碎后的污泥依次通過20目(830μm)和24目(700μm)標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分,以獲得粒徑為700~830μm的顆粒污泥,粒徑范圍的選擇依據(jù)基于以往研究;③將制備的顆粒污泥加入1L量筒中,不斷加入清水進(jìn)行淘洗,將絮體污泥和沉降性能差的污泥淘洗出去。完成制備后將成品顆粒污泥接種至R2中。試驗期間,R1和R2反應(yīng)器中初始MLSS濃度均保持為6.2~6.5g/L,其中R1中接種污泥的d10、d50和d90(分別代表占總顆粒體積10%、50%和90%的顆粒直徑)分別達(dá)到31.58、85.42和183.55μm,R2中接種顆粒污泥的分別為17.33、480.51和938.39μm。

1.3 原水水質(zhì)特征

試驗原水取自園區(qū)某污水廠,根據(jù)2024年日報數(shù)據(jù),其COD、BOD5、TP、NO3--N、NH4+-N和TN濃度分別為(380.0±12.7)、(160.0±4.95)、(5.04±0.445)、(1.34±0.042)、(27.7±0.495)和(38.2±0.566)mg/L,pH為7.16±0.06。原水的BOD5/COD和COD/TN均值分別為0.42和9.97,說明其可生化性較好且符合城鎮(zhèn)污水廠脫氮要求。同時原水的NH4+-N/TN為(72.83±0.21)%,表明有機(jī)氮占比較高。

1.4 分析項目及方法

COD:重鉻酸鉀法,NH4+-N:納氏試劑光度法,NO2--N:N-(1-萘基)-乙二胺光度法,NO3--N:紫外分光光度法,TP:鉬銻抗分光光度法,TN:消解法,MLSS、SV5、SV30:國家標(biāo)準(zhǔn)方法,污泥粒徑:馬爾文Mastersizer3000激光粒度儀。

1.5 污泥形貌表征方法

使用iPhoneXS采集AGS在0、30、60和80d時的數(shù)碼圖像。在第60天,使用配備能量色散X射線光譜儀(EDS)的TESCANMIRA4掃描電子顯微鏡(SEM)對切片后的顆粒污泥微觀結(jié)構(gòu)和微生物形態(tài)進(jìn)行表征。

1.6 微生物多樣性分析方法

在第0、30和60天時采集污泥樣品,分析接種預(yù)造粒顆粒污泥后微生物群落的變化。樣品經(jīng)過清洗和離心處理后,迅速置于-80℃超低溫冰箱中冷凍保存,以確保樣品的完整性。隨后,將樣品委托上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進(jìn)行16SrRNA基因高通量測序分析。測序采用特異性引物338F和806R,并在IlluminaMiSeq平臺上進(jìn)行文庫構(gòu)建和測序。獲得的原始測序數(shù)據(jù)經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量控制、序列拼接和DADA2降噪處理后,得到高質(zhì)量的ASV(擴(kuò)增子序列變異體)。進(jìn)一步利用QIIME2分析平臺,基于silva138數(shù)據(jù)庫(置信度閾值設(shè)定為0.7)對ASV進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分類學(xué)注釋。

2、結(jié)果與討論

2.1 接種顆粒污泥后沉降性能及粒徑的變化

當(dāng)SV30/SV5>0.9時,證明AGS不存在壓縮沉淀。在第0天(D0)R1和R2中污泥的SV30/SV5分別為0.69和0.80,對應(yīng)的SVI30分別為84.6和28.8mL/g(見圖1)。R1的SV30/SV5持續(xù)上升,在第20天(D20)時達(dá)到1.0,SVI30則降低至32.2mL/g,此時R1中的污泥逐漸變得密實,沉降性能得到強(qiáng)化,并在之后保持在20~30mL/g之間。

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R2中接種顆粒污泥的沉降性能顯著高于R1中的絮凝污泥。但值得注意的是,在0~30d期間R2中污泥的SV30/SV5<0.9。這主要是由于在接種初始階段曝氣沖刷導(dǎo)致少量松散污泥從顆粒污泥表面脫落,造成絮狀污泥和顆粒污泥共存。隨著沉降時間由D0的10min逐步縮短至D20的3min,R2中AGS的SV30/SV5在第35天(D35)重新上升至1.0,隨后保持穩(wěn)定,證明接種顆粒污泥的系統(tǒng)在D35時刻達(dá)到穩(wěn)定。由此可見,R2中接種顆粒污泥在0~30d經(jīng)歷了適應(yīng)期,在30~80d達(dá)到穩(wěn)定期。

粒徑大于200μm的占比超過80%被認(rèn)為是形成AGS的條件之一,因此對不同階段粒徑分布的分析至關(guān)重要。R1中AGS的粒徑分布僅觀察到一個特征峰,并且特征峰的位置隨著運行時間不斷向大粒徑位置移動。這與大多數(shù)的研究結(jié)果一致,即顆粒污泥粒徑在不斷增大。由于接種預(yù)造粒顆粒污泥的反應(yīng)器受到曝氣沖刷,R2中AGS的粒徑在運行2個周期后變小,d10、d50和d90分別由接種前17.33、480.51和938.39μm變化為34.87、81.13和329.36μm(見表1),但是其d90仍顯著高于R1的183.55μm,這說明接種顆粒污泥可直接跳過成粒步驟。值得注意的是,在D20時R2中顆粒污泥對應(yīng)的d10、d50和d90分別為41.15、101.13和280.00μm,d10和d50升高,而d90顯著下降。同時,R2中AGS的粒徑分布曲線呈現(xiàn)兩個特征峰,分別位于81.01和549.77μm處。這是由于水力沖刷導(dǎo)致較大粒徑顆粒污泥表面污泥脫落或者較大的顆粒破碎成小顆粒。隨著顆粒污泥進(jìn)入穩(wěn)定期,d10、d50和d90分別上升至79.21、251.16和637.45μm,相比于D20時分別提升了92.49%、148.35%和127.66%。R2中的AGS變得密實穩(wěn)定,且粒徑不斷增大,這說明部分微生物將其作為載體在其表面附著生長。

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2.2 對污染物的去除效果

盡管進(jìn)水COD濃度存在較大波動,但R1和R2對COD的平均去除率分別為(94.54±2.99)%和(94.02±3.58)%。這證明R2接種顆粒污泥中的異養(yǎng)菌被快速喚醒,實現(xiàn)了高效的COD降解能力。在適應(yīng)期R1和R2出水的TN平均濃度分別為(30.07±3.33)和(27.34±6.41)mg/L,穩(wěn)定期對應(yīng)的TN平均濃度分別為(20.05±4.24)和(17.94±2.40)mg/L,R2中的AGS展現(xiàn)出更高的TN去除效果(見圖2)。由于原水為實際生活污水并匯入部分工業(yè)廢水,因此,即使在穩(wěn)定期間好氧顆粒污泥也未能將出水TN降至一級A標(biāo)準(zhǔn)以下。

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為解析AGS對于不同形態(tài)氮的降解和轉(zhuǎn)化效果,進(jìn)一步分析原水和出水的NH4+-N、NO2?-N和NO3--N濃度。首先,原水TN中NH4+-N占比較低,這是導(dǎo)致AGS對于TN的去除率較低的主要原因。R1和R2出水NH4+-N的平均濃度分別為(0.46±0.93)和(0.80±1.48)mg/L,表明接種顆粒污泥后氨氧化菌可以快速被喚醒。R1和R2出水中的氮以NO3--N為主(見圖3),NO2--N濃度幾乎為零。R1和R2出水中的NO3--N濃度與TN濃度呈顯著關(guān)聯(lián),在適應(yīng)期出水NO3--N濃度不斷降低,在穩(wěn)定期出水NO3--N平均濃度分別降低至(19.14±4.23)和(16.71±2.67)mg/L。

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以往研究表明,接種載體可有效提升磷的去除效能。試驗期間原水的TP濃度變化較明顯,最低和最高濃度分別為3.13和13.6mg/L,但兩組反應(yīng)器的出水TP濃度較為穩(wěn)定,平均濃度分別為(2.31±0.64)和(1.85±0.75)mg/L,其中R2出水TP濃度低于R1(見圖4)。利用脫水污泥制備的顆粒污泥,在接種至反應(yīng)器后能夠?qū)崿F(xiàn)較為顯著的除磷性能。這可能是由于活性污泥在脫水之前會經(jīng)歷厭氧條件,將內(nèi)部儲存的磷釋放出來,因此接種后便展現(xiàn)出較好的除磷效果。

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2.3 成熟顆粒污泥對氮的代謝動力學(xué)

接種預(yù)造粒顆粒污泥的R2跳過成粒過程,其中的異養(yǎng)菌、氨氧化菌和聚磷菌的功能和活性可快速被喚醒,因此在接種后的1~2d內(nèi)NH4+-N和COD即可降到很低的水平。但反硝化細(xì)菌在顆粒污泥中的活化和富集需要約30d,因此適應(yīng)期間出水中的氮以NO3--N為主。為進(jìn)一步解析污水處理過程不同形態(tài)氮的代謝過程,通過批次試驗探究R1和R2中氮的降解和轉(zhuǎn)化過程,結(jié)果見圖5。R1和R2中初始NH4+-N濃度分別為17.8和18.3mg/L,其中R1中的NH4+-N濃度在450min時降低至0.96mg/L,而R2中NH4+-N濃度則在360min時就降低至0.92mg/L,預(yù)造粒顆粒污泥展現(xiàn)出更強(qiáng)的氨氧化速率。但本研究中的NH4+-N降解速度遠(yuǎn)低于氯化銨配水的,這是由于原水中含有大量的有機(jī)氮,NH4+-N的氧化過程也伴隨著有機(jī)氮的氨化。此外,R1和R2中的初始NO3--N濃度分別為7.64和5.74mg/L,在450min時分別達(dá)到17.9和15.7mg/L。批次試驗進(jìn)一步驗證了NO3?-N的積累是導(dǎo)致出水TN較高的主要原因。在初始時刻R1和R2中TIN占TN的比例分別為90.1%和83.8%,反應(yīng)450min后分別達(dá)到93.9%和99.9%,表明接種預(yù)造粒顆粒污泥的體系對原水中有機(jī)氮的降解能力更強(qiáng)。

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2.4 接種預(yù)造粒顆粒污泥后的形貌特征變化

借助光學(xué)顯微鏡觀察接種后顆粒污泥在不同階段的形態(tài)和特征,結(jié)果見圖6。在初始R1中的污泥主要由松散的絮狀污泥組成,而在R2中則觀察到輪廓清晰、致密的顆粒狀污泥。第30天時,在R1和R2中都觀察到了相對穩(wěn)定的黃褐色顆粒污泥。在R1中AGS呈桿狀結(jié)構(gòu),而在R2中接種的顆粒污泥轉(zhuǎn)化為AGS。

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為了進(jìn)一步研究AGS的內(nèi)部結(jié)構(gòu),對第60天的AGS樣品進(jìn)行冷凍切片,然后利用SEM進(jìn)行表征分析,結(jié)果見圖7。在80倍放大率下,AGS內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對致密。進(jìn)一步觀察放大到2000倍的AGS,可以發(fā)現(xiàn)兩個反應(yīng)器中AGS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在顯著差異:在R1中AGS的橫截面上觀察到大量的桿菌和球菌,表明微生物在選擇性壓力下不斷聚集,顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由生物聚集體組成;相比之下,R2中AGS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多孔形態(tài),空隙中可見附著的微生物。脫水污泥中的無機(jī)物可作為框架或載體,為微生物提供附著位點。

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在第60天時,對兩個反應(yīng)器中AGS的元素進(jìn)行了測定,R1中AGS的C、N、O、Na、Mg、Al、Si、P、Ca、Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為65.00%、4.73%、26.74%、0.45%、0.45%、0、0.04%、2.10%、0.16%和0.33%,R2中AGS的分別為58.19%、4.55%、28.32%、0.59%、0.40%、0.30%、0.71%、2.44%、0.54%和3.96%。R1和R2中AGS的C、N和O總含量分別為96.47%和91.06%,而相應(yīng)的Al、Ca和Fe總含量分別為0.49%和4.80%。其中,R2中鐵的含量是R1的12倍,這表明鐵在顆粒污泥的造粒和穩(wěn)定化過程中起著至關(guān)重要的作用。這一現(xiàn)象是由于在污泥脫水過程中使用了FeCl3作為混凝劑,因此與自然造粒的AGS相比,脫水污泥制備的顆粒污泥中鐵的含量明顯更高。鐵及其與其他物質(zhì)的復(fù)合物為顆粒污泥提供了骨架結(jié)構(gòu)和載體。應(yīng)用鐵基材料增強(qiáng)AGS造粒的相關(guān)研究表明,鐵元素可形成核心,從而增強(qiáng)微生物富集,同時還能刺激微生物分泌EPS,強(qiáng)化生物聚集。

2.5 微生物群落的演變

為了進(jìn)一步明晰污泥接種后微生物群落的組成和演變,在第0、30和60天對R1和R2進(jìn)行了高通量測序。樣本的覆蓋率均超過99.7%,表明序列庫有效地捕捉到了微生物的多樣性。Pseudomonas為兩組反應(yīng)器中相對豐度最高的群落(見圖8),該菌門具有很高的脫氮性能。在D0、D30和D60,R1中Pseudomonas的相對豐度逐漸升高,分別為35.5%、38.1%和44.6%;R2中的Pseudomonas相對豐度則不斷降低,分別為44.8%、41.6%和36.8%。由于本研究提供了充足的曝氣時間,因此R1和R2中的氨氧化效率并未呈現(xiàn)較大差異。Bacteroidota是相對豐度僅次于Pseudomonas的微生物門類,該菌門具有EPS分泌功能,涉及復(fù)雜有機(jī)物的降解。在D0、D30和D60,R1中Bacteroidota的相對豐度分別達(dá)到15.7%、10.94%和12.84%,而R2分別為19.07%、12.03%和7.28%。在接種階段R2中Bacteroidota的相對豐度高于R1,這說明污泥脫水過程強(qiáng)化了此類微生物的富集。Actinomycetota具有固氮功能,且有助于去除難降解的有機(jī)化合物。R2中Actinomycetota的相對豐度在接種期和穩(wěn)定期分別達(dá)到11.24%和9.78%,略高于R1的5.87%和8.44%,這進(jìn)一步證實了R2中氮代謝效率更優(yōu)異的原因。Chloroflexota為市政污水廠中主要的特征菌門,能夠為AGS的形成提供骨架結(jié)構(gòu),并具有脫氮功能。在初始階段(D0),R1中Chloroflexota的相對豐度達(dá)到9.93%,顯著高于R2的0.89%;而在穩(wěn)定階段(D60),R1和R2中Chloroflexota的相對豐度分別為3.88%和4.18%,R1接種的絮體污泥需要此類微生物提供骨架結(jié)構(gòu)成粒,因此初始時R1中的Chloroflexota相對豐度更高,而R2中接種的預(yù)造粒顆粒污泥本身可以作為載體跳過成粒。Myxococcota、Actinobacteriota和Nitrospirota與氮代謝效率密切相關(guān)。在D0、D30和D60,R1中三種微生物的相對豐度之和分別為8.44%、6.99%和7.02%,R2的為4.89%、12.86%和11.08%。在0~30d,R1中污泥逐漸自然成粒,R2中接種的顆粒污泥處于適應(yīng)階段,R1中的Myxococcota、Actinobacteriota和Nitrospirota菌門豐度降低,R2中三種菌門豐度升高。而在30d后,R1和R2中AGS逐步形成且處于適應(yīng)狀態(tài),三種功能菌豐度不再發(fā)生明顯變化,且R2中檢出的Myxococcota、Actinobacteriota和Nitrospirota菌門豐度高于R1,這與R2展現(xiàn)出更好的脫氮效率相印證。

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進(jìn)一步分析相對豐度>2%的屬水平微生物群落組成,結(jié)果如圖9所示。R1中檢出的菌屬主要有Nitrosomonas、Chloracidobacterium、Caldilinea、Flavobacterium、Ferruginibacter、Nitrospira、Candidatus_Competibacter、Rubrivivax、Candidatus_Promineifilum和Ignavibacterium等10種,而R2中還檢出了Thermomonas、Acidovorax、Nannocystis、Pseudomonas、Ottowia、Dokdonella、Sorangium和Polyangium。

在R1中,Chloracidobacterium、Ferruginibacter、Candidatus_Promineifilum和Ignavibacterium的相對豐度顯著降低,總和由初始的13.40%降至第60天的2.32%。這表明在AGS嚴(yán)格的選擇壓(如短沉淀時間、強(qiáng)水力剪切)條件下,這些菌屬(可能因其較弱的沉降性能、對高溶解氧/強(qiáng)剪切力的敏感性,或作為非核心功能菌)被逐步淘汰出系統(tǒng)。相對地,Nitrosomonas(發(fā)揮氨氧化功能)、Flavobacterium(能夠高效降解有機(jī)物)、Nitrospira(發(fā)揮硝化功能)和Rubrivivax(難降解有機(jī)物的降解)的相對豐度顯著增加,其相對豐度之和由D0的2.62%躍升至D60的14.51%。此變化清晰表明在AGS的形成過程中富集了核心功能微生物:氨氧化菌(Nitrosomonas)和亞硝酸鹽氧化/全程氨氧化菌(Nitrospira)共同驅(qū)動高效硝化;Flavobacterium和Rubrivivax則強(qiáng)化了對溶解性及潛在難降解有機(jī)污染物的去除能力。

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在R2中,Thermomonas、Acidovorax、Pseudomonas和Ottowia的相對豐度均隨運行時間降低。例如,Thermomonas從D0的4.98%降至D60的0.87%。這強(qiáng)烈提示上述存在于接種污泥中的兼性/異養(yǎng)菌屬(特別是Thermomonas和Pseudomonas可能形成較松散的絮體結(jié)構(gòu)),在AGS反應(yīng)器的曝氣沖刷和嚴(yán)格沉淀選擇下,未能有效附著或形成致密顆粒,成為被洗脫的主要對象。相對地,Chloracidobacterium、Ferruginibacter、Nitrosomonas、Caldilinea、Nitrospira(Comammox/NOB)、Sorangium和Polyangium(黏細(xì)菌,強(qiáng)大的復(fù)雜有機(jī)物降解能力)的相對豐度則顯著上升。具有強(qiáng)大胞外酶分泌能力的脫氮功能菌和復(fù)雜底物降解潛力的黏細(xì)菌以及Ferruginibacter、Chloracidobacterium均在R2中富集,這意味著R2中的AGS具有更好的穩(wěn)定性以及能夠更高效地去除難降解有機(jī)物(如工業(yè)廢水中可能存在的聚合物、烴類等)。此外,在兩種成粒方式下,核心脫氮功能菌屬Nitrosomonas(AOB)和Nitrospira(Comammox/NOB)的相對豐度均顯著增加。

3、結(jié)論

①脫水污泥能夠用于制備接種顆粒污泥,進(jìn)而強(qiáng)化AGS系統(tǒng)的啟動速度。相比于R1中自然培養(yǎng)形成的AGS,接種顆粒污泥的R2可直接跳過成粒步驟,快速形成沉降性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)密實的AGS。

②在R2中顆粒污泥接種后會經(jīng)歷30d左右的適應(yīng)期,然后步入穩(wěn)定期。在穩(wěn)定期(35~80d),AGS的平均SVI達(dá)到(28.36±6.6)mL/g,對COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分別達(dá)到(94.86±2.53)%、(97.58±3.99)%、(51.16±10.88)%和(71.24±16.85)%。

③預(yù)造粒AGS中鐵元素的含量是自然成粒AGS中的12倍,并均勻分布在AGS內(nèi)部。鐵離子及其與其他物質(zhì)所形成的絡(luò)合物為顆粒污泥提供骨架結(jié)構(gòu)并具有載體功能。

④由脫水污泥制備的顆粒污泥有助于富集具有氮代謝功能的微生物(Myxococcota、Actinobacteriota和Nitrospirota),穩(wěn)定期R1和R2中三種菌的豐度之和分別為7.02%和11.08%。

⑤預(yù)造粒接種在強(qiáng)化AGS系統(tǒng)快速啟動方面展現(xiàn)出巨大應(yīng)用前景,但在面對有機(jī)氮占比過高且有機(jī)碳組分復(fù)雜的工業(yè)園區(qū)廢水處理時,建議增加缺氧段或基于氮和COD濃度精準(zhǔn)投加碳源或調(diào)整曝氣策略,以強(qiáng)化AGS的脫氮和除磷效果。

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