(4页)培养颗粒污泥

一．（书）污水处理颗粒污泥技术原理与应用

一．颗粒污泥性质

1.沉降性能和渗透性

颗粒污泥跟传统的絮状污泥相比，最大的一个优点是颗粒污泥具有良好的沉降性能。一般颗粒污泥SVI值<50ml/g（UASB为15.6）.

2.机械强度（1）抗压强度：颗粒污泥的机械强度取决于颗粒间的相互作用力和颗粒的组成成分，这和微生物的类型，EPS，有机纤维，从污水中吸附的有机颗粒和无机成分有关。从胶体化学的角度来看，其相互间的作用被总结为不同个体间的相互作用，比如vlvo类型的相互作用，通过二价和三价阳离子和EPS间的架桥作用和疏水作用。

（2）抗剪切强度：

3.形态特性：外表是类似球形和椭圆球形的形状，从颜色上看，好氧颗粒污泥和产氢厌氧颗粒污泥一般是黄色的，产甲烷的厌氧颗粒污泥，一般为黑色，这是由于铁和硫化物在表面沉积的结果。

4.空隙特性：（空隙是生物反应物质传递的通道）：颗粒污泥，除了疏松多孔外，颗粒污泥还具有层状结构，其外层比较密实，内部核心比较致密，从而使得底物的渗透进入和代谢产物的排出都存在一定的阻力。例如DO浓度从颗粒污泥的表面到颗粒污泥的内部一定深度后可以降低到0，造成颗粒污泥的内部的某些微生物可能因为得不到生长底物和氧气而死亡。

5.粒径特性：常规活性污泥絮体粒径一般介于20-200um，颗粒污泥大，一般是絮状污泥的5-20倍，甚至更大。粒径增大，mlvss/mlss也增大，系统中活性生物的量的比例也在增加，这对提高反应器的污物去除率是有好处的。

6.流变特性:颗粒在机械力的作用下变形的程度，它是描述牛顿流体特性的一个非常重要的参数。

7.吸附特性：颗粒污泥具有发达的孔隙结构，从而使得颗粒污泥有较强的吸附能力。由于颗粒污泥表面EPS的存在，微生物表面存在金属阳离子和疏水性基团的相互作用，因此也会提供其他带点粒子或者分子的结合位点或称为吸附位点。光谱分析表明:在颗粒污泥的表面存在很多类

型的化学官能团，比如羧基和羟基等。这对某些物质具有化学吸附能力。比如厌氧颗粒污泥对金属离子的吸附，金属离子会先跟一些离子如SO42-和CO32-生成沉淀，然后再被颗粒污泥吸附。、颗粒污泥对重金属的吸附可能受温度，PH影响。1.温度：原因：不同的微生物对重金属离子的吸附可能是吸热反应，也可能是放热反应。温度能活化离子，有利于平衡向吸附方向移动。

2PH：（1）过高，大量的OH-会导致金属离子形成氢氧化物沉淀而难以吸附。（2）PH过低，大量H+占据吸附位点，阻碍了颗粒污泥与重金属的结合。通常PH为中性左右，单位质量的污泥对重金属的吸附是最强的。

8.表面特性：（1）表面疏水性：有很多研究表面：形成颗粒污泥的初始动力来源于细胞的疏水性。在正常的培养条件下，微生物细胞倾向于维持在分散状态，而不是聚集状态。悬浮污泥形成颗粒污泥的原因可能是选择压（水力冲洗）造成了细菌细胞的表面疏水性的变化。随着细胞表面疏水性的增加，细胞通常在细胞表面会形成原纤结构和特殊的细胞壁会蛋白质类物质。原纤维物质会向受体的表面粘附，细胞壁蛋白质物质则有两种作用方式。反应器运行过程中的饥饿阶段会导致疏水性的变化，其他比如生长速率。底物，PH和温度也会影响疏水性。

污泥的表面疏水性和污泥聚合物的含量及组成有关。EPS主要组成：蛋白质，多糖以及糖醛酸，在一定程度上影响了污泥表面性质，但它们不是与污泥电荷疏水性最相关的因素。

污泥表面性质相关性显著的是EPS蛋白质与多糖的比值与污泥表面疏水性呈正相关性。

EPS中酸性糖含有较高比例的亲水性基因，多糖含量越多，污泥表面将具有越多的亲水性，相反不利于污泥的颗粒化。

随着EPS中蛋白质含量的增加，污泥的疏水性增强，细胞表面的自由能降低。此外，两者比值增加，还会使污泥表面负电荷减少，降低了细胞间的静电斥力的作用，疏水性亲和力增加，进而促进污泥粒子间的凝聚和维持颗粒污泥结构。

活性污泥细胞的疏水性很会收到水中游离氨(FA)浓度的影响，随着FA浓度的增加，细胞的疏水性会降低，同时EPS组成中蛋白质/多糖的比值也随之降低。甚至会出现FA继续升高，颗粒污泥的解体现象。

9.胞外聚合物（EPS）：EPS是分布于细胞表面的高分子物质，是细胞荚膜和细胞周围粘液物质的主要成分，它能够改变细胞的表面物化性质，

比如荷电性，疏水性，在形成厌氧颗粒污泥中起重要作用。

在颗粒污泥中EPS的组成主要有多糖，蛋白质，糖蛋白，核酸，磷脂和腐殖酸（很少）。其中EPS主要组成为多糖和蛋白质。（1）污泥负荷越低，EPS单位含量越高。（2）EPS对颗粒污泥的结构稳定性有重要作用，这是因为产生EPS的微生物表面具有粘附性，此外EPS能抵御细胞在有害的环境中受到的侵害。

二．颗粒污泥形成的影响因素

1.水力选择压：包括（1）反应器类型（2）HRT （3）沉淀时间（4）容积交换率–对SBR而言：SBR排水量/有效容积。——organic loading rate (OLR)

（5）排水时间（6）水力剪切力。

2.生物选择压：(1)进水基质组成及浓度（2）有机负荷率（3）饱食-饥饿交替交换率（4）接种污泥种类和接种量。

3.其他影响因素：（1）DO （2）温度（3）PH及碱度（4）游离氨（FA）浓度：一般PH7.4以上，FA在1500-3000mg/l，抑制产甲烷菌。（5）金属离子浓度（ca2+，Fe2+，Fe3+，mg2+）1. ca2+：研究表明：Ca盐容易被微生物所利用，且其来源较广，比较便宜。研究发现：当进水中二价金属离子（ca2+，mg2+）浓度增加时，厌氧颗粒污泥中的胞外聚合物的含量随之增加。加入氢氧化钙（调PH）与代谢过程中产生的CO2反应，形成细小的CaCO3颗粒或胶体，成为诱导污泥颗粒化的内核，使微生物能迅速凝聚到所形成的核的周围。

2. mg2+：厌氧颗粒污泥灰分中的重要组成，约占35-40%。

ca2+，Fe3+，mg2+等可能以碳酸盐磷酸盐，硅酸盐，或硫化物的形成存在颗粒污泥中。一般以为UASB促进颗粒污泥形成的ca2+浓度为80-150 mg/l。但当ca2+浓度过高时会形成过量的CaCO3，CaCO3会吸附在颗粒污泥上降低颗粒污泥的活性，不利于废水与污泥有效接触以及进行物质与能量的交换。

3.Fe2+：主要以FeS的形式存在于厌氧颗粒污泥，Fe2+是催化许多厌氧反应器必要酶的重要组成成分。厌氧颗粒污泥的黑色主要由于FeS之类硫化物沉淀存在的缘故。据称，FeS所具有的较高表面张力的作用。FeS可能有助于稳定厌氧颗粒污泥中的菌胶团，从而对颗粒污泥结构的稳定性