接种污泥种类及接种量
接种污泥的性质及接种污泥的数量和浓度都会影响颗粒污泥形成的时间。从理论上看,接种污泥是颗粒污泥的菌种源,接种污泥中微生物的种类,活性和浓度可影响颗粒污泥微生物群落的结构和功能,污泥颗粒化的进程以及成熟颗粒污泥的物理化学形状(如污泥密度,污泥强度,沉降性能,表面特性,化学成分等)微生物数量多,生物多样性丰富的接种污泥不仅容易适应各种废水,而且由其形成的颗粒污泥也具有微生物种类多样性和代谢多样性。从目前关于颗粒污泥的研究来看,接种污泥的类型包括好氧絮状物你,厌氧消化污泥,厌氧颗粒污泥,好氧颗粒污泥等;接种污泥的性质如接种的污泥中含有的具有较高疏水性的微生物的多少,接种污泥中的微生物的生长速率的快慢,接种污泥中含有的丝状菌多少等。
如以普通的絮状活性污泥为接种污泥,污泥颗粒化进程缓慢,而且操作条件上稍有不慎,就会导致失败。而采用厌氧颗粒污泥作为接种污泥时,颗粒污泥培养的成功率大大提高,颗粒化进程加快。这是因为厌氧颗粒污泥在反应器中解体后,形成粒径很小的厌氧核,核的存在为微生物体凝聚吸附提供了初始表面,使污泥颗粒化过程得以顺利进行。与沁水性细菌相比,疏水性细菌更易于吸附于活性絮体上,污泥中疏水性细菌越多,具有优良沉降性的颗粒污泥形成的越快。另外丝状细菌和荚膜细菌丰富的接种污泥也有利于污泥颗粒化。同时接种污泥的浓度较高时,其中的颗粒碰撞几率也较高,污泥的颗粒化进程就较快,而稀薄种泥对污泥的颗粒化不利。
厌氧反应器启动的关键就是实现其中污泥的颗粒化。为了使反应器内快速实现污泥的颗粒化,投加一定量的接种物是必须的,理论上认为只要那些含有适量的微生物絮状提的污泥都可作为RASB反应器启动的接种污泥。对于接种污泥的选择,除过考虑获取接种污泥的方便性及经济性外,还要考虑接种污泥总的无机成分含量,产甲烷活性及沉降性能。从工程的角度看,密度大的,生物活性相对较低的污泥要比轻质的,活性很高的污泥更适合做接种污泥,因为质轻的,活性高的污泥易于从反应器中流失。
在对不同的颗粒污泥前体物对污泥的厌氧颗粒花过程的影响中发现当前提物中含有大量的甲烷共生菌,Methanothrix和Methanosarcina时污泥的颗粒化速度回显著加快,而如果前体物中主要是产酸菌絮体,则颗粒化速度将会受到延迟。事实上不同的微生物所具有的絮凝能力也不同,在同样的运行条件下,有些微生物的絮凝能力较强,易于聚集在一起,而有的微生物所具有的絮凝能力就交叉。如果能通过接种那些含有较强絮凝能力的微生物的污泥作为接种污泥,则污泥的颗粒化速度将会加快,这有助于UASB反应器的快速启动。但目前还并不清楚接种污泥中应主要以为何种微生物为主,及如何调控使得接种污泥中以这些微生物为主。有学者认为为尽快实现厌氧反应器中污泥的颗粒化,接种污泥中优势菌群最好为产甲烷菌群。
UASB反应器也可以直接采用颗粒污泥作为接种污泥,单这些成品的颗粒污泥不易获得。Hulshoff等发现向以乙酸钠和丙酸钠为碳源的UASB反应器中偷家产甲烷颗粒污泥的粉末可加速污泥的颗粒化进程,形成的颗粒的粒径外1~2mm。Hulshoff等报道称在向UASB反应器中投加少量的厌氧颗粒污泥粉末(8%~9%VSS),大大加快了UASB反应器中污泥床的颗粒化速率。尽管有研究表明投加8%~15%的颗粒污泥粉末对颗粒污泥行成的促进作用相差不大,单如果只投加2%的颗粒污泥粉末,污泥的颗粒化进程会明显减慢。随着高校厌氧反应器的推广,初次启动反应器可直接取启动成功的反应器的颗粒污泥作为接种污泥。但由于接种污泥仅仅是作为种子,而颗粒污泥的产生是建立在新繁殖厌氧菌的基础上的,即使是采用颗粒污泥作为种泥,在处理不同性质的废水时,颗粒污泥的微生物组成和结构也要发生变化。只有当颗粒污泥接种到处理同类废水的反应器中时,颗粒污泥才能立即发挥作用。故在选择种泥时应尽量使种泥的原处理废水种类与拟处理的废水种类一直,废水种类与性质约接近,则由于训话所需时间少而可大大缩短启动时间。
赵群英等为了提高UASB反应器的启动速度,使其在较短的时间内应用于工业废水的处理,以生产性UASB反应器处理淀粉废水的启动过程为研究对象,采用不同浓度的消化污泥进行接种,重点考察了污泥接种量对反应器启动过程的影响。实验结果表明,在中温条件下,接种污泥数量偏低或偏高对反应器的快速启动均是不利的,接种污泥量偏低缺乏了废水处理的最基本要素—大量的厌氧微生物;接种量偏大,又增加了处理成本。其研究中UI吉安接种消化污泥量为15kgSS/m³左右,启动时间约为2个月,这样既降低了反应器的启动费用,又实现了较短的时间内启动反应器的目的。有资料表明,处理同类废水时,当接种量为反应器容积的1/4~1/3时,反应器经两周左右的运行就能达到设计负荷。
杨麟等和王强等采用絮状活性污泥作为接种污泥获得好氧颗粒污泥所用的时间分别为44d和67d,并且颗粒化过程控制难度较大,而直接采用厌氧颗粒污泥进行驯化的方法相对简单而且成功率高。
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