厌氧颗粒污泥特性研究
厌氧颗粒污泥特性研究
张振华1呼世斌李再兴李晓杰
（西北农林科技大学资源与环境学院，陕西杨凌712100）
摘要采用葡萄糖培养液对厌氧颗粒污泥的活性进行恢复，系统研究了经充分恢复活性的厌氧颗粒污泥的特性，结果表明，恢复活性的厌氧颗粒污泥表面以丝状菌和长杆菌缠绕包裹着短杆菌和球菌，结构致密，表面粗糙，粒径以0.8～2.0 mm为主，湿密度为1.05 g/mL，有较好的沉降性能，辅酶F420和磷酸酯酶含量高，具有很好的比产甲烷活性，其胞外多聚物中蛋白质与总糖的比值较高，具有稳定的结构。
关键词厌氧颗粒污泥物理特性化学特性微生物特性
Study on the characteristics of anaerobic granular sludge Zhang Zhenhua，Hu Shibin，Li Zaixing，Li Xiaojie.（College of Resources and Environment，Northwest Agricultural and Forest Science-Technology University，Yangling Shanxi 712100）
Abstract：Using the glucose culture medium carried on the restoration of the activity of anaerobic granular sludge. The experiment was to investigate the characteristics of anaerobic granular sludge activity after restored fully. The results indicated that the brevibacterium and cocci were wrapped by the filamentous bacteria and the long bacillus on the surface of anaerobic granular sludge of activity recovery, with rough surface and a compact structure, besides the particle size ranged from 0.8 to 2.0 mm primarily, the wet density as 1.05 g/mL had the good settling property, the content of coenzyme F420 and the phosphatase were high, which had good activity of producing the methane, moreover, the ratio of the protein to total sugar in its extracellular polymer was higher, and they had a stable structure.
Keywords：anaerobic granular sludge；physical characteristics；chemical characteristics；biological characteristics
20世纪70年代末，人们开发了升流式厌氧污泥床(UASB)反应器，并在其中培养出厌氧颗粒污泥[1]。厌氧颗粒污泥的形成是微生物自身固定化过程的结果，是一种利用生物废水处理装置结构的合理设计、运行工况的良好控制及微生物自身作用发生的微生物自然凝聚的现象[2]。这种固定化通过严格控制生物处理装置的运转负荷、处理过程的影响因素，在一定水力流动条件下，依靠微生物自身的絮凝作用而形成的固定化微生物群体，使其高度密集并保持其生物活性功能，在适宜的条件下还可以增值以满足应用之需[3]。其有利于提高生物反应器中微生物浓度，利于反应后的固液分离，缩短处理时间。此外，还可以有效实现对氮以及其他金属离子的去除。厌氧颗粒污泥对反应器处理能力的提升在某种程度上可以说是污水处理领域的一个革命。因此，对厌氧颗粒污泥的研究一度成为污水处理研究领域中的热点，得到了国内外广泛的研究和应用。然而，国内外对厌氧颗粒污泥的报导还较片面，对其系统研究还较少。笔者认为对厌氧颗粒污泥的物理特性（密度、粒径分布、沉降速度）、化学特性（总固体(TS)、挥发性固体（VS）、灰分(ASH)）和生物特性（颗粒污泥的外部结构和内部结构、产甲烷活性、胞外多聚物、辅酶F420、磷酸脂酶）进行系统研究十分必要。本实验系统研究了充分恢复活性的颗粒污泥的特性，以便更好地了解厌
1第一作者：张振华，男，1984年生，硕士研究生，研究方向为水污染处理。
氧颗粒污泥，利用厌氧颗粒污泥，为环境治理增添新的活力。
1 材料与方法
1.1 实验装置
实验装置示意图见图1，其主要由锥形瓶和恒温水浴箱组成，3个锥形瓶分别作为消化瓶、集气瓶和计量瓶。恒温水浴箱为颗粒污泥的培养提供适宜的温度。
1
3
4
2
图1 实验装置示意图
1—消化瓶；2—恒温水浴箱；3—集气瓶；4—计量瓶
1.2 实验用水
实验用水为人工配制的葡糖糖培养液，培养液COD为4 000 mg/L，pH为7.5，其组成为葡糖糖7.6 g、尿素0.43 g、磷酸二氢钾0.18 g、水2 L。
1.3 接种污泥
接种污泥取自淀粉污水处理厂的厌氧颗粒污泥。
1.4 厌氧颗粒污泥的培养
取清水淘洗后的厌氧颗粒污泥150 mL置于500 mL锥形瓶中，加清水定容至500 mL。
每隔12 h取出150 mL上清液，加入150 mL培养液，每隔2 h左右摇动培养瓶使厌氧颗粒污泥和培养液充分混合，并记录产气量。到测量的产气量基本稳定时，即可说明厌氧颗粒污泥的活性已经恢复，此时对其进行特性测定。
1.5 分析方法
本实验采用的测定项目及分析方法见表1。
2 结果与分析
2.1 厌氧颗粒污泥的物理特性
2.1.1 湿密度
由表2可见，颗粒污泥的湿密度为1.05 g/mL，大于水的密度，故厌氧颗粒污泥有较好的沉降性能。
表1 各测定项目的分析方法
测定项目分析方法
湿密度离心法[4]
沉降速度沉降柱测定法[4]
粒径湿式筛法[5]
TS、VS、ASH 重量法[4]
表面结构扫描电镜观察[6]
内部结构透射电镜观察[7]
比产甲烷活性史氏发酵法[8]
糖蒽酮比色法[9]
蛋白质Folin-lowry法[9]
DNA 二苯胺显色法[9]
辅酶F420紫外分光光度法[9]
磷酸脂酶分光光度法[9]
表2 厌氧颗粒污泥湿密度（ρ）
样品V/mL m/g ρ/(g·mL-1) ρ平均/(g·mL-1)
样1 5.6 5.7782 1.036
1.05
样2 5.4 5.6777 1.052
样3 5.3 5.6134 1.059
2.1.2 粒径
表3为厌氧颗粒污泥的粒径分布。
表3 厌氧颗粒污泥的粒径分布
粒径/mm
粒径分布/%
样1 样2 样3 平均
≥2.0 0.37 0.39 0.34 0.37
1.0～
2.0 3
3.34 33.57 33.69 33.53
0.8～1.0 34.02 34.13 33.92 34.02
0.6～0.8 14.68 14.62 14.76 14.67
0.3～0.6 10.17 9.89 9.84 9.97
≤0.3 7.42 7.40 7.45 7.42 注：1）粒径分布以某粒度颗粒污泥质量占污泥干质量的百分比计，%。
由表3可见，粒径在0.8～2.0 mm的厌氧颗粒污泥占污泥干质量的百分比平均值为67.55%，占厌氧颗粒污泥的绝大部分。在厌氧反应器中，也正是这一粒度范围的颗粒污泥对反应器的高效运行具有决定性的意义。小于0.3 mm的颗粒包括无机颗粒、没有形成规则外形且强度极低的生物絮团和进水带入的基质颗粒等，其颗粒粒度在冲洗过程中变化较大导致重现性误差，有小部分是由几个小颗粒粘结而成的，在冲洗中发生解体变成絮状或更小的单体进入小的粒级。
2.1.3 沉降速度
表4为厌氧颗粒污泥的沉降速度（u ）。由表4可知，厌氧颗粒污泥沉降速度在39.46～86.47 m/h ，平均沉降速度为67.97 m/h ，具有很好的沉降性能，因此能够在反应器内滞留，这是高效厌氧反应器能保持较高生物量的重要原因。
表4 厌氧颗粒污泥的沉降速度
颗粒污泥 h /cm t /s u /(m ·h －
1)
U 平均/(m ·h －
1)
样1
34 15.0 81.86 67.97
样2 34 15.6 78.48 样3 34 21.1 58.18 样4 34 16.4 74.88 样5 34 16.9 72.65 样6 34 24.6 49.75 样7 34 18.9 64.73 样8 34 15.2 80.50 样9 34 15.7 78.19 样10 34 15.2 80.50 样11 34 19.7 62.28 样12 34 18.4 66.53 样13 34 14.1 86.47 样14 34 31 39.46 样15 34 15.5 78.98 样16 34 22.8 53.78 样17 34 23.5 52.06 样18 34 21.2 57.89 样19 34 19.35 63.22 样20
34
15.5
78.98
2.2 厌氧颗粒污泥的化学特性
表5给出了厌氧颗粒污泥的化学特性。
表5 厌氧颗粒污泥的TS 、VS 、ASH
指标 样1 样2 样3 平均值 a 1）
/g 28.511 29.229 29.093 — b 2）/g 29.887 31.915 31.892 — C 2）/g 28.613 29.433 29.292 — d 3）/g 28.526 29.251 29.124 — 水分/g 1.274 2.482 2.600 — TS/% 7.43 7.61 7.11 7.38 ASH/% 1.09 0.79 1.11 1.00 VS/%
6.34
6.82
6.00
6.39
注：1）
将瓷坩埚洗涤后在600 ℃马弗炉灼烧1 h ，待炉温降至100 ℃后，取出瓷坩埚并于干燥器中冷却、称量。重复以上操作至恒重，记作a ；2）
取一定量污泥(约1～2 g 污泥)，置于坩埚中，称量，记作b 。然后放
入干燥箱，在(105土2) ℃下干燥至恒重，称重，记作c ；3）
将含干燥后样品的坩埚在通风橱内燃烧至不再冒烟，
然后放人马弗炉，在600 ℃下灼烧2 h ，待炉温降至100 ℃时，取出坩埚在干燥器内冷却后称量，质量记作d 。
由表5可见，厌氧颗粒污泥的TS 为7.38%，VS 为6.39%，ASH 为1.00%。VS 和TS
的质量比为0.88，颗粒污泥中大部分为水，其次为挥发分，少部分为灰分。由颗粒污泥中VS和TS的质量比（m VS/m TS）较高可以看出高活性颗粒污泥由大量的微生物组成，其具有极高的有机物含量，对污染物有很好的吸附分解作用。
2.3 厌氧颗粒污泥的生物学特性
2.3.1 颗粒污泥结构
图2为成熟厌氧颗粒污泥电镜扫描照片。由图2可见，厌氧颗粒污泥表面以丝状菌和长杆菌缠绕包裹着短杆菌和球菌，结构致密，表面粗糙。表面菌群的种类以丝状菌、长杆菌、短杆菌和球菌为主。不同类型的细菌大多是以微小菌落群的形式分布，形成一个个独立的群体，少数部位为混栖菌群，这种结构有利于菌体间营养物质的传递、吸收及代谢，有利于有机物的降解。
（a）×60 （b）×5 000
图2 成熟厌氧颗粒污泥电镜扫描照片
2.3.2 比产甲烷活性
由于废水中被去除的CO要转化为甲烷，因此污泥产甲烷活性可以反映出污泥具有的去除COD及产生甲烷的潜力，它是污泥品质的重要参数。图4为厌氧颗粒污泥甲烷产量—发酵时间曲线。
由图4可见，甲烷产量先加快后变慢，在20～30 min时产量最快，表明当厌氧颗粒污泥的活性得到充分恢复后，其甲烷产量会在很短的时间内达到高峰，具有很好的产甲烷活性。在70 min以后产甲烷速率明显下降，可推知水中有机物已大部分被分解，故高活性的厌氧颗粒污泥对高浓度有机废水具有很好的处理效果，比产甲烷速率（以单位质量VSS在单位时间内产甲烷的体积计）的3次测定结果：样品1为342.29 mL/（g·d），样品2为336.24 mL/（g·d），样品3为345.14 mL/（g·d），平均为341.22 mL/（g·d）。
（a）样品1
（b）样品2
（c）样品3
图4 甲烷产量—发酵时间曲线
2.3.3 胞外多聚物的测定
自然界中存在非常丰富的细胞外多聚物（ECP）。细菌ECP是微生物分泌的一种多糖类大分子有机物，主要由有机物碎片、噬菌体、溶解的细胞和细菌分泌的有机物组成，它含有多糖、蛋白质、脂类、酚和核酸。不同的细菌其ECP有不同的功能，它能摄取可溶
性养分、增加致病性和降低对噬菌体的敏感性。在自然生态中，ECP也参与细菌的粘附作用。了解胞外多聚物的物理和(生物)化学性质对了解生物膜和污泥颗粒的结构和形成非常重要。普遍认为污泥颗粒的形成与ECP的产生有关。ECP对细菌附着的影响也就是对污泥颗粒化的影响，ECP在细菌的粘附和生物膜的形成过程中起非常重要的作用。ECP组份影响絮体表面的性质和颗粒污泥的物理性质。分散的细菌带负电荷，细胞间存在着静电斥力，ECP能改变细菌的表面电荷，导致细菌的絮凝。ECP采用硫酸提取法测定[10]，因其中主要含有糖类、蛋白质，故本实验主要测定这2个指标。
经测定可知ECP中含糖量为1.06 mg/mL（湿污泥）；蛋白质的含量为5.32 mg/mL（湿污泥），蛋白质与总糖的比值(m PN/m PS)为5.02。ECP有机组成中蛋白质与糖类物质的相对含量比值影响细胞疏水性,其值增加，细胞表面疏水性增加，细胞的表面自由能将降低，细胞间的吸附作用及细胞的絮凝性都会提高，从而有利于形成具有稳定结构的颗粒污泥。
2.3.4 辅酶F420的测定
辅酶F420是CHESSMAN在1972年最先发现的，1975年TZENG研究后确定，它以一种低电位电子载体的形式存在，并由此正式命名。各种甲烷细菌中均含有辅酶F420，因此有人提出，辅酶F420也可以作为一个衡量厌氧污泥活性的测定指标，可以反映污泥的产甲烷活性。有氧条件下，在95～100 ℃的水浴中，辅酶F420能从厌氧污泥和产甲烷细菌中释放出来，并且溶于乙醇和异丙醇，利用这些特性可以提取辅酶F420，通过测定污泥中辅酶F420的含量，可以测出污泥潜在的产甲烷活性[11]。辅酶F420在氢气和甲酸之间进行电子传递时起中间载体的作用，再将电子传递给最终的电子受体CO2，使其还原成CH4。因此，辅酶F420的含量在一定程度可以代表甲烷菌产甲烷活性。辅酶F420在产能代谢中受到氧化时，即与蛋白质分离而失去活性，因此，产甲烷细菌属专性厌氧菌的特性与该辅酶有关[12]。
经测定，可知高活性的厌氧颗粒污泥的辅酶含量F420的量为0.037 μmol/g（VSS），此酶含量对应的比产甲烷速率为341.22 mL/（g·d），可评价厌氧颗粒污泥污泥的活性。2.3.5 磷酸酯酶的测定
磷酸酯酶是一类从反应基质中切下磷酸基团的酶。在厌氧消化污泥中，磷酸酯酶可能起供给营养的作用，降解富含磷酸的生物分子（如磷酯，磷酸核苷，磷酸戊糖和己糖等），使其利于细菌的同化。
经测定，本实验中的高活性厌氧颗粒污泥磷酸脂酶活性为0.56 μmol/mL（污泥上清液）。因磷酸酯酶可作为厌氧消化过程的生化指标，测定了高活性污泥中此酶的含量，可用此值作为参考分析厌氧颗粒污泥的活性，指示其衰退和不稳定性。
3 结论
厌氧颗粒污泥有着许多优良的特性，本实验对经活性恢复的厌氧颗粒污泥的特性进行
了系统的研究，得出以下结论：
（1）厌氧颗粒污泥表面以丝状菌和长杆菌缠绕包裹着短杆菌和球菌，结构致密，表面粗糙。表面菌群的种类以丝状菌、长杆菌、短杆菌和球菌为主，其粒径为0.8～2.0 mm，湿密度为1.05 g/mL，沉降性能良好，平均沉降速度为67.97 m/h。
（2）充分恢复活性颗粒污泥有机物含量很高，其VS与TS的质量比为0.88；其具有稳定的结构，ECP中的( m PN/m PS)的比值高，为5.02；含辅酶F420量为0.037 μmol/g（VSS）；磷酸脂酶活性为0.56 μmol/m L（污泥上清液），其具有较高的产甲烷活性，比产甲烷速率为341.22 mL/（g·d）。
参考文献：
[1] 方骁，蒋柱武，张亚雷，等.厌氧颗粒污泥性质与颗粒化研究新进展[J].江苏环境科技，2005，18
（4）：44-45
[2] 陈坚.环境生物技术[M].北京：中国轻工业出版社，1990.
[3] SPEECE R E.工业废水的厌氧生物技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[4] 肖本益.UASB反应器的启动及厌氧颗粒污泥的特性研究[D].天津：天津轻工业学院，2005.
[5] 杨百忍.ABR反应器颗粒污泥的培养及运行特性的研究[D].青岛：中国海洋大学，2005.
[6] 徐金兰，黄廷林，王志盈.ABR中厌氧颗粒污泥的微生物学特性[J].中国给水排水，2004，20（10）：
49-51
[7] 张杰，成庆利，李海华，等.IC反应器处理低浓度有机废水的启动实验研究[J].可再生能源，2007，
25（3）：57-60.
[8] 吴唯民.厌氧污泥的最大比产甲烷速率的间歇试验测定方法[J].中国给排水，1985，1（4）：30-35.
[9] 赵亚华.生物化学实验技术教程[M].广州：华南理工大学出版社，2000.
[10] 方亮，张丽丽，蔡伟民.活性污泥胞外多聚物提取方法的比较[J].环境科学与技术，2006，29（3）：
46-48.
[11] DOLFING J，MULDER J https://www.wendangku.net/doc/9517180388.html,parison of methane production rate and coenzyme f420content of
methanogenic consortia in anaerobic granular sludge[J].Appl.Environ.Microbiol.，1985，49（5）：1142-1145.
[12] 贺延龄.废水的生物厌氧处理[M].北京：中国轻工业出版社，1998.
责任编辑：赵多（收到修改稿日期：2008-10-26）
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厌氧污泥培养知识
厌氧颗粒污泥分为淀粉、淀粉糖、柠檬酸、酒精、造纸等行业高浓度污水处理系统中的高负荷厌氧反应器（EGSB、IC）生产出的新鲜颗粒污泥。 厌氧反应器的容积负荷、上升流速和去除率均分别高于20kgCOD/m3?d、5m/h和 90%。 厌氧颗粒污泥体型规则呈球形，VSS/TSS≥0.7，沉降速度50-150m/h，粒径0.5-2mm，颗粒度大于90%，最大比产甲烷速率≥400mlCH4/gVSS?d。作为接种污泥可用于淀粉、淀粉糖、柠檬酸、酒精、啤酒、造纸、蛋白、食品、味精等行业的污水处理系统中高负荷厌氧反应器（IC、EGSB、UASB 等）的启动运行。 2.4 碱度 一般认为，进水水质中碱度通常应在1000mg/L（以CaCO3计）左右，而对于以碳水化合物为主的废水，进水碱度：COD >1：3是必要的。有学者研究表明，在颗粒污泥培养初期，控制出水碱度在1000mg/L（以CaCO3计）以上能成功培养出颗粒污泥。在颗粒污泥成熟后，对进水的碱度要求并不高[2].这对降低处理成本具有积极意义。 2.5 微量元素及惰性颗粒 微量元素对微生物良好的生长也有重要作用。其中Fe，Co，Ni，Zn等对提高污泥活性，促进颗粒污泥形成是有益的。 此外，惰性颗粒作为菌体附着的核，对颗粒化起着积极的作用。另外，有研究表明，投加活性炭可大大缩短污泥颗粒化的时间；在投加活性炭后颗粒污泥的粒径大，并使反应器运行更加稳定[3]. （考试大环境影响评价师） 2.6 SO42- 关于SO42-对颗粒污泥的形成目前尚在讨论中。据Sam-Soon的胞外多聚物假说，局部氢的高分压是诱导微生物产生胞外多聚物从而与细菌表面之间的相互作用，通过带电基团的静电吸引及物理接触等架桥作用，构成一种包含多种组分的生物絮体，从而形成颗粒污泥的必要条件，而有硫酸盐存
活性污泥的培养
第一章厌氧污泥与好氧污泥的接种培养与驯化 一、厌氧颗粒污泥的接种培养与驯化 （一）、接种污泥 有颗粒污泥时,接种污泥数量大小 10-15%.当没有现成的污泥时,应用最多的是污水处理厂污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于颗粒污泥形成。没有消化污泥和颗粒污泥时，化粪池污泥、新鲜牛粪、猪粪及其它家畜粪便都可利用作菌种，，也可用腐败污泥和鱼塘底泥作接种污泥，但启动周期较长。污泥接种浓度至少不低10Kg?VSS/m3 反应器容积，但接种污泥填充量不大于反应器容积60%。污泥接种中应防止无机污泥、砂以及不可消化的其它物进入厌氧反应器内。（二）、接种污泥启动 启动分以下三个阶段进行： 1、起始阶段——反应池负荷从0.5-1.0kgCOD/m3d或污泥负荷0.05-0.1kgCOD/kgVSS?d开始。进入厌氧池消化降解废水的混合液浓度不大于COD5000mg/L，并按要求控制进水，最低的COD负荷为1000mg/L。进液浓度不符合应进行稀释。进液时不要刻意严格控制所有工艺参数，但应特别注意乙酸浓度，应保持在1000mg/L以下。进液采用间断冲击形式，即每3～4小时一次，每次5-10min，之后逐步减断间隔时间至1小时，每次进液时间逐步增长20～30min。起始阶段，进水间隔时间过长时，则应每隔1小时开动泵对污泥搅拌一次，每次3～5min。 2、启动第二阶段——当反应器容积负荷上升到2-5kgCOD/m3d时，这一阶段洗出污泥量增大，颗粒污泥开始产生。一般讲，从第一段到第二段要40d时间，此时容积负荷大约为设计负荷的 50%。 3、启动的第三阶段——从容积负荷50%上升到100%，采用逐步增加进料数量和缩短进料间断时间来实现。衡量能否获进料量和缩短进料时间的化验指标定控制发挥性脂肪酸VFA不大于500mg/L，当VFA超过500-1000mg/L，厌氧反应器呈现酸化状态，超过1000mg/L则表明已经酸化，需立即采取措施停止进料，进行菌种驯化。一般来讲第二段到第三段也需30-40d时间。 （三）、启动的要点 原水CODcr超过过5000mg/L，应进行出水循环和加水稀释至要求。
湖南厌氧颗粒污泥
颗粒污泥处理技术具有沉降速度快，抗有机负荷冲击能力强和去除重金属等有毒物质效果好的优点，这几年的对于厌氧颗粒污泥的研究比较普遍。目前人们初步掌握了培养颗粒污泥的基本条件，我们就相关的信息带您了解一下。 下文为您介绍一下影响颗粒污泥培育的因素： 1、基质 培养颗粒污泥首先对基质有一定的要求，一般的，在培养颗粒污泥的基质中COD：N：P=110~200：5：1.而有机废液的基质可分为偏碳水化合物类和偏蛋白质类。为了能顺利培养出颗粒污泥，对于偏碳水化合物类的污水需要添加N 和P.而对于偏蛋白质类的污水需要添加碳源（如葡萄糖等）。有学者研究表明，不添加碳源，颗粒污泥的形成较为困难可见，适当比例的碳源对促成颗粒污泥形成是必要的。 2、温度 废水中的厌氧处理主要依靠微生物的生命活动来达到处理的目的，不同微生
物的生长需要不同的温度范围。温度稍有几度的差别，就可在两类主要种群之间造成不平衡。因此，温度对颗粒污泥的培养很重要。颗粒污泥在低温（15~25℃）、中温（30~40℃）和高温（50~60℃）都有过成功的经验。一般的，高温较中温的培养时间短，但由于高温下NH3与某些化合物混合毒性会增加，因而导致其应用上受一定的限制；中温一般控制在35℃左右，在其它条件适当的情况下，经1~3个月可成功的培养出颗粒污泥。 3 、碱度 一般认为，进水水质中碱度通常应在1000mg/L（以CaCO3计）左右，而对于以碳水化合物为主的废水，进水碱度：COD >1：3是必要的。在颗粒污泥培养初期，控制出水碱度在1000mg/L（以CaCO3计）以上能成功培养出颗粒污泥。在颗粒污泥成熟后，对进水的碱度要求并不高这对降低处理成本具有积极意义。 4、pH值 厌氧处理过程中，水解产酸菌对pH值有较大的适应范围，而产甲烷菌则对
EGSB处理中药废水过程中厌氧颗粒污泥特性变化
2014年9月 CIESC Journal September 2014第65卷 第9期 化 工 学 报 V ol.65 No.9 EGSB 处理中药废水过程中厌氧颗粒污泥特性变化 宿程远1,2，刘兴哲1，王恺尧1，李伟光1 （1哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090；2广西师范大学环境与资源学院，广西 桂林 541004） 摘要：通过分析厌氧颗粒污泥粒径分布、机械强度、二价金属含量、胞外聚合物含量等，探讨了EGSB 反应器处 理中药废水过程中颗粒污泥特性变化。结果表明，在中药废水COD 浓度为2000～5000 mg ·L ?1、HRT 为12 h 、T 为30℃的条件下，颗粒污泥粒径分布在500～1000 μm 之间，完整系数（integrity coefficient ，IC ）小于20，颗粒 污泥EPS 总量、蛋白含量、多糖含量分别为85.59、63.67和21.92 mg ·(g VSS)?1，此时颗粒污泥絮凝性良好，机 械强度高。当HRT 减少为6 h 时，IC 为30.03，蛋白与多糖的比值增大到6.86，但多糖含量仅为18.11 mg ·(g VSS)?1；而当T 降低为20℃时，颗粒污泥粒径分布在250～750 μm 之间，IC 增大到32.11，Ca 2+、Mg 2+、Mn 2+含量减少 为20.78、4.79和0.94 mg ·L ?1，颗粒污泥EPS 显著降低，其总量、蛋白含量、多糖含量仅为69.04、58.87和10.17 mg ·(g VSS)?1，在此运行条件下，出现了颗粒污泥的解体、流失，同时出水水质变差。 关键词：废水；厌氧；EGSB 反应器；颗粒污泥；粒径分布；胞外聚合物 DOI ：10.3969/j.issn.0438-1157.2014.09.046 中图分类号：X 703.1 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2014）09—3647—07 Characteristics of anaerobic granular sludge in EGSB reactor treating traditional Chinese medicine wastewater SU Chengyuan 1,2, LIU Xingzhe 1, WANG Kaiyao 1, LI Weiguang 1 （1School of Municipal and Environmental Engineering , Harbin Institute of Technology , Harbin 150090, Heilongjiang , China ; 2School of Environment and Resources , Guangxi Normal University , Guilin 541004, Guangxi , China ） Abstract : The characteristics of granular sludge in the EGSB reactor treating TCM wastewater were analyzed in terms of particle size distribution (PSD), integrity coefficient (IC), metal content and extracellular polymeric substances (EPS) of granular sludge. When COD concentration was 2000—5000 mg ·L ?1, hydraulic residence time (HRT) was 12 h, temperature was 30℃, the peak of PSD was in the range of 500—1000 μm, IC value was less than 20, and the contents of total EPS, protein, polysaccharide in granular sludge were 85.59, 63.67 and 21.92 mg ·(g VSS)?1, respectively. At this stage, flocculation of granular sludge was good, and its mechanical strength was high. When HRT was reduced to 6 h, IC value increased to 30.03, and the ratio of protein and polysaccharide increased to 6.86. However ，the concentration of polysaccharide in granular sludge decreased to 18.11 mg ·(g VSS)?1. When temperature decreased to 20℃, the peak of PSD was in the range of 250—750 μm and IC value was 32.11. The concentrations of Ca 2+, Mg 2+ and Mn 2+ were only 20.78, 4.79 and 0.94 mg ·L ?1, respectively. At the same time, the contents of total EPS, protein, polysaccharide in granular sludge were 69.04, 58.87 and 10.17 2013-12-26收到初稿，2014-02-19收到修改稿。 联系人：李伟光。第一作者：宿程远（1981—），男，博士研究生，讲师。 基金项目：国家科技重大专项项目（2012ZX07205-002）；广西自然 科学基金项目。 Received date : 2013-12-26. Corresponding author : Prof. LI Weiguang, hitlwg@https://www.wendangku.net/doc/9517180388.html, Foundation item : supported by the National Science and Technology Major Project of China (2012ZX07205-002).
厌氧微生物的培养驯化及成熟污泥的特征
厌氧微生物的培养驯化及成熟污泥的特征 The final edition was revised on December 14th, 2020.
厌氧消化系统试运行的一个主要任务是培养厌氧污泥，即消化污泥。厌氧活性污泥培养的主要目的是厌氧消化所需要的甲烷细菌和产酸菌，当两种菌种达到动态平衡时，有机质才会被不断地转换为甲烷气，即厌氧沼气。 （一）培菌前的准备工作 厌氧消化的启动，就是完成厌氧活性污泥的培养或甲烷菌的培养。当厌氧消化池经过满水试验和气密性试验后，便可开始甲烷菌的培养。 （二）培菌方法 污泥的厌氧消化中，甲烷细菌的培养与驯化方法主要有两种：和。 接种污泥一般取自正在运行的厌氧处理装置，尤其是城市污水处理厂的消化污泥，当液态消化污泥运输不便时，可用污水厂经机械脱水后的干污泥。在厌氧消化污泥来源缺乏的地方，可从废坑塘中取腐化的有机底泥，或以认粪、牛粪、猪粪、酒糟或初沉池底泥代替。大型污水处理厂，若同时启动所需接种量太大，可分组分别启动。 是向厌氧消化装置中投入容积为总容积的10%～30%的厌氧菌种污泥。接种污泥一般为含固率为3%～5%的湿污泥。再加入新鲜污泥至设计液面，然后通入蒸汽加热，升温速度保持1℃/h，直至达到消化温度。如污泥呈酸性，可人工加碱调整pH至～。维持消化温度，稳定一段时间（3-5d）后，污泥即可成熟。再投配新鲜污泥并转入正式运行。此法适用于小型消化池，因为对于大型消化池，要使升温速度为1℃ /h，需热量较大，锅炉供应不上。
指向厌氧消化池内逐步投入生泥，使生污泥自行逐渐转化为厌氧活性污泥的过程。该方法要使活性污泥经历一个由好氧向厌氧的转变过程，加之厌氧微生物的生长速率比好氧微生物低很多，因此培养过程很慢，一般需历时6～10个月左右，才能完成甲烷菌的培养。 或者通过加热的方法加速污泥的成熟：将每日产生的新鲜污泥投入消化池，待池内的污泥量为一定数量时，通入蒸汽。升温速度控制在1℃/h。当池内温度升到预定温度时，可减少蒸汽量，保持温度不变，并逐日投加一定数量的新鲜污泥，直至达到设计液面时停止加泥。整个成熟过程一直维持恒温，成熟时间约需30～40d。污泥成熟后，即可投配新鲜污泥并转入正式运行。 （三）培菌注意事项 厌氧消化系统的处理主要对象是活性污泥，不存在毒性问题。但是厌氧消化菌繁殖速度太慢，为加快培养启动过程，除投入接种污泥以外，还应做好厌氧污泥的加热。 厌氧消化污泥的培养，初期生污泥投加量与接种污泥的数量及培养时间有关，早期可按设计污泥量的30%～50%投加，到培养经历了60d 左右，可逐渐增加投加量。若从监测结果发现消化不正常时，应减少投泥量。 厌氧消化系统处理城市污水处理厂的活性污泥，由于活性污泥中碳、氮、磷等营养是均衡的，能够适应厌氧微生物生长繁殖的需要。因此，即使在厌氧消化污泥培养的初期也不需要和处理工业废水那样，加入营养物质。
厌氧颗粒污泥的培养注意事项
厌氧颗粒污泥的培养注意事项 首先要有接种污泥，如果是已经颗粒污泥，只需培养驯化一下就可以了；如果采用活性污泥的话就比较麻烦。 必须注意以下几点： 1、营养元素和微量元素 在当废水中N、P等营养元素不足时，不易于形成颗粒，对于已经形成的颗粒污泥会发生细胞自溶，导致颗粒破碎，因此要适当加以补充。N源不足时，可添加氮肥、含氮量高的粪便、氨基酸渣及剩余活性污泥等；P源不足时，可适当投加磷肥。铁、镍、钴和锰等微量元素是产甲烷辅酶重要的组成部分，适量补充可以增加所有种群单位质量微生物中活细胞的浓度以及它们的酶活性。 2、选择压 通常将水力负荷率和产气负荷率两者作用的总和称为系统的选择压。选择压对污泥床产生沿水流方向的搅拌作用和水力筛选作用，是UASB等一系列无载体厌氧反应器形成颗粒污泥的必要条件。 高选择压条件下，水力筛选作用能将微小的颗粒污泥与絮体污泥分开，污泥床底聚集比较大的颗粒污泥，而比重较小的絮体污泥则进入悬浮层区，或被淘汰出反应器。定向搅拌作用产生的剪切力使颗粒产生不规则的旋转运动，有利于丝状微生物的相互缠绕，为颗粒的形成创造一个外部条件。 低选择压条件下，主要是分散微生物的生长，这将产生膨胀型污泥。当这些微生物不附着在固体支撑颗粒上生长时，形成沉降性能很差的松散丝状缠绕结构。液体上升流速在2.5～3.0m/d之间内，最有利于UASB 反应器内污泥的颗粒化。 3、有机负荷率和污泥负荷率 可降解的有机物为微生物提供充足的碳源和能源，是微生物增长的物质基础。在微生物关键性的形成阶段，应尽量避免进水的有机负荷率剧烈变化。 实验研究表明，由絮状污泥作为种泥的初次启动时，有机负荷率在0.2～0.4 kgCOD/(kgVSS•d)和污泥负荷率在0.1～0.25kgCOD/(kgVSS•d)时，有利于颗粒污泥的形成。 4、碱度 碱度对污泥颗粒化的影响表现在两方面：一是对颗粒化进程的影响；二是对颗粒污泥活性的影响。后者主要表现在通过调节pH值(即通过碱度的缓冲作用使pH值变化较小)使得产甲烷菌呈不同的生长活性，前者主要表现在对污泥颗粒分布及颗粒化速度的影响。在一定的碱度范围内，进水碱度高的反应器污泥颗粒化速度快，但颗粒污泥的产甲烷活性低；进水碱度低的反应器其污泥颗粒化速度慢，但颗粒污泥的产甲烷活性高。因此，在污泥颗粒化过程中进水碱度可以适当偏高(但不能使反应器体系的pH>8.2，这主要是因为此时产甲烷菌会受到严重抑制)以加速污泥的颗粒化，使反应器快速启动；而在颗粒化过程基本结束时，进水碱度应适当偏低以提高颗粒污泥的产甲烷活性。 5、接种污泥 颗粒污泥形成的快慢很大程度上决定于接种污泥的数量和性质[1]。 根据Lettinga的经验，中温型UASB反应器的污泥接种量需稠密型污泥12～15kgVSS/m3或稀薄型污泥6 kgVSS/m。高温型UASB反应器最佳接种量在6～15kgVSS/m3。过低的接种污泥量会造成初始的污泥负荷过高，污泥量的迅速增长会使反应器内各种群数量不平衡，降低运行的稳定性，一旦控制不当便会造成反应器的酸化。较多的接种菌液可大大缩短启动所需的时间，但过多的接种污泥量没有必要。 一般说来，用处理同样性质废水的厌氧反应器污泥作种泥是最有利的，但在没有同类型污泥时。不同的厌氧污泥同样对反应器的启动具有一定的影响， 没有处理同样性质废水的厌氧反应器污泥作种泥时，厌氧消化污泥或粪便可优先考虑。 6、温度 温度对于UASB的启动与保持系统的稳定性具有重要的影响。UASB反应器在常温(25℃)，中温(33℃～41℃)和高温(55℃)下均能顺利启动，并形成颗粒污泥。但绝大多数UASB启动过程的研究都是在
如何判断厌氧颗粒污泥的活性
如何判断厌氧颗粒污泥的活性 摘要 进入夏季以来，厌氧颗粒污泥的采购逐渐增多。根据污泥的活性不同，有的颗粒污泥卖1200~1400元/吨，而有的只能卖到500~600元/吨；价格相差一倍多。那么如何判断污泥的活性，如何买到质量可靠的厌氧污泥呢？今天，我们就和大家来聊聊如何判断厌氧颗粒污泥活性的话题。 正文： 厌氧颗粒污泥的性能可以通过以下七个方面进行判断： 1.颜色 活性良好的厌氧颗粒污泥呈黑色，有明显光泽；活性差的污泥颜色发灰，缺 乏光泽。 良好污泥钙化污泥 2.颗粒度 活性良好的厌氧颗粒污泥粒径一般在0.5 ~ 2 mm，大小均匀。造纸厂的厌 氧污泥粒径通常会稍稍大一些。 3.弹性 用手按压厌氧污泥时，能够感受到厌氧污泥有轻微的弹性。 4.沉降速度 厌氧颗粒污泥的沉降速度应保持在50 ~150 m/h之间；若沉降速度过快，说
明污泥中的厌氧细菌比较少，钙等无机成分比较多；沉降速度过慢，在上升流速较高或者受冲击时，容易造成污泥流失。 沉降速度计算方法：在200ml的量筒中装满清水，测量液面高度为h,然后将少量的厌氧颗粒放在水面，记录污泥从液面沉降到筒底的平均时间为S，h/S 即可得到沉降速度。 5.颗粒度 颗粒污泥占厌氧污泥总量的60~70%，越高越好。 颗粒度的测量方法：取约200~500ml的厌氧污泥，静置后排出上清液，记录体积为V1，然后像“淘米”一样，反复用清水将絮状污泥洗出，留下颗粒污泥，记录体积为V2，V2/V1就是颗粒度。 6.VSS/TSS TSS和VSS分别是指单位体积的污泥中，总固体和挥发性固体的质量。 VSS/TSS通常在0.7~0.75。 VSS/TSS代表厌氧细菌在颗粒污泥中的比例，比值越高，意味着厌氧细菌的比例越高，比值高的一般可以达到0.8；比值偏低，是因为其中的惰性物质偏多，相应的活性也差一些，比值低的可以达到0.3。 7.厌氧污泥活性 厌氧污泥活性是厌氧颗粒污泥最为重要的一个指标，用厌氧污泥产甲烷活性表示，活性良好的厌氧污泥负荷可以达到0.3~0.5 KgCOD CH4 /(KgVSS.d)。 厌氧活性测试：首先是将乙酸、丙酸等按一定比例配置成底物，再添加含N、Co、Mn、B……的营养母液以维持厌氧污泥活性，再投加一定量的厌氧颗粒污泥样品后，模拟整个厌氧反应过程3~5个次，然后根据COD的去除率，产气速率得出污泥的产甲烷活性。 由于该测试比较复杂，试验精度要求高，国内仅有个别几家环保公司真正具有测试能力。 如下是测试装置的原理示意图:
厌氧反应池培养和驯化
厌氧反应池B-107在正式投用前要进行厌氧菌的培养和驯化， 具体方法步骤如下： 1、将中活性污泥打入厌氧池中作为接种污泥。打入的污泥量以达到厌氧池正常操作水位的10%为宜。 2、启动气浮水提升泵P-101向厌氧池注入污水，注入量以达到正常操作水位的40%左右，即污水量加活性污泥量达到厌氧池正常操作水位的50%。 3、启动潜水搅拌器流以保持池内污水处于搅拌状态，不致使污泥沉在池底。 然后即使池内厌氧菌自行生长繁殖。每2天启动一次气浮水提升泵P-101向厌氧池内注污水，每次注入5%液位10天后即达到正常操作液位。 4、在厌氧菌培养阶段每天分析一次池内污水中的CODcr、氨氮和总磷。保持CODcr在300 mg/L以上，氨氮在2.5 mg/L以上，总磷在0.5 mg/L以上。 如果CODcr低于300 mg/L则立即启动气浮水提升泵P-101向池内注污水，如果氨氮低于2.5 mg/L则向池内投加尿素以补充氮源，如果总磷低于0.5 mg/L则向池内投加磷酸三钠。投加的数量以达到上述指标为准。 5、10天后如分析结果显示池中的CODcr和氨氮比进水降低20%以上，说明厌氧菌已经生成，则进入污泥培养驯化阶段。 6、进入污泥驯化阶段时，启动气浮水提升泵P-101向池内连续
进水，同时也连续出水。进水量控制在正常进水量的10%左右。每天提高一次进水量，每次提高正常进水量的10%。10天后即达到正常进水量。 7、在污泥培养驯化阶段每天分析一次CODcr，和氨氮。如果出水中的CODcr和氨氮比进水中的CODcr和氨氮降低30%以上，说明厌氧菌已形成，可以转入正常操作状态，投入正常运行。 如果出水中的CODcr和氨氮基本不降低，说明厌氧菌形成不好，则要减少进水量或暂时停止进水，进一步培养厌氧菌。厌氧菌的培养与驯化一般大约要25-40天。如水温高30-40℃则需要的时间就短，如水温低≤25℃则需要的时间就长，如水温低于15℃则很难培养出厌氧菌。 推流曝气池污泥培养与驯化 推流曝气池污泥培养与驯化： 1 将污泥池内剩余活性污泥倒入推流曝气池作为接种污泥。倒入量以达到推流曝气池正常水位的10%左右为宜。 2 厌氧反应池正常出水直接向推流曝气池B-108进水。进水量按正常设计总进水量的10%左右连续进水。同时开启罗茨鼓风机P-110向曝气池内送风。 3 当推流曝气池内的水位达到设计水位100%时则停止进水，只向推流曝气池内鼓风，进行污泥的培养，时间3天左右。 4 在污泥培养阶段每天分析一次推流曝气池中的CODcr、总氮、总
厌氧颗粒污泥技术
厌氧颗粒污泥是由产甲烷菌、产乙酸菌和水解发酵菌等形成的自凝聚体。它是由相互聚集的、多物种的微生物构成的团体，具有生物致密、相对密度大、沉降速度快等特点，可使反应器中保持有较高的污泥浓度和容积负荷，与传统的活性污泥法相比，可简化工艺流程、降低成本等，因此它在水污染控制领域必将有更广阔的发展前景。本文对厌氧颗粒污泥技术做以阐述。 1．厌氧颗粒污泥的形成机理、性质及微生物相 1.1厌氧颗粒污泥的形成机理 厌氧颗粒污泥形成的机理目前还处于研究阶段，以下为几种有代表性的假说： 1.1.1二次核学说二次核学说认为营养不足的衰弱颗粒污泥，在水利剪切力作用下，破裂成碎片，污泥碎片可作为新内核，重新形成颗粒污泥。Grotenhuis[1]及其合作者分别用高低浓度基质培养颗粒污泥，发现前者形成颗粒粒径较大，而后者的粒径较小，据此提出了二次核形成的模型。其他研究者如杨虹[2]、Beeftink[3]等也提出过类似的二次核形成模型。二次核学说较好地说明了加入少量颗粒污泥可加速颗粒化进程的现象。 1.1.2三段理论学说Y.G.Yen[4]等认为污泥颗粒化过程可分成三个阶段：即积累阶段、颗粒化阶段和成熟阶段。他们认为颗粒污泥的增长速率呈指数增加，而粒径表示的颗粒比生长速率等于细菌比生长速率的1/3，在积累阶段以后尤为如此。污泥颗粒开始阶段生长非常缓慢，随着运行的进行，颗粒的生长加快，在运行一段时间之后，初始小颗粒平均直径达到0.25mm。在颗粒化阶段开始后，初始颗粒以最大比生长速率迅速增长，颗粒生长模式呈近似指数模式。当底物的有效度低于0.8时，菌体并不以最大生长速率生长，它们也不全部凝聚在一起。随着污泥颗粒的不断增大，比生长速率增加量不断降低，当污泥颗粒达到一定大小时，比生长速率开始下降，污泥颗粒中底物的缺乏和水力负荷与气体负荷产生的剪切力的连续增加，会导致细菌衰退。最后，污泥颗粒达到一定大小后，污泥颗粒内部在菌体衰退与颗粒解聚和菌体的生长与凝聚之间达到一种动态平衡状态，这种平衡随着颗粒的生物和物理相互作用而变化。这样，在一定的操作条件和环境条件下，就形成了厌氧颗粒污泥。 1.2厌氧颗粒污泥的性质 厌氧颗粒污泥的性质与培养条件有关。不同的培养条件，培养出来的各方面性质也不完全相同。厌氧颗粒污泥的形状大多数是具有相对规则的球形或椭球形。成熟的厌氧颗粒污泥表面边界清晰，直径变化范围为0.1145mm，最大直径可达7mm。密度约在1.030-1.080kg/m3之间。颜色取决于处理条件，特别是与Fe，Ni，Co等金属的硫化物有关。厌氧颗粒污泥的颜色通常是黑色或灰色。颗粒污泥有良好的沉降性能，Schmidt等[5]认为其沉降速度范围为18-100m/h典型值在18-50 m/h之间。 1.3厌氧颗粒污泥的微生物相 颗粒污泥主要由厌氧菌组成，如共生单胞菌属、甲烷八叠球菌属、甲烷丝状菌属等，但同时还存在一些好氧菌和兼性厌氧菌。甲烷菌在生物分类学上属于古细菌，是绝对厌氧菌。厌氧颗粒污泥中参与分解复杂有机物、生成甲烷的厌氧细菌可分为三类[6]:第一类：水解发酵菌，对有机物进行最初的分解，生成有机酸和酒精；第二类：产乙酸菌，对有机酸和酒精进一步分解利用；第三类：产甲烷菌，将H2、CO2、乙酸以及其它一些简单转化成为甲烷。水解发酵菌、产乙酸菌和产甲烷细菌在颗粒污泥内生长、繁殖，各种细菌互营互生，菌丝交错相互结合形成复杂的菌群结构，增加了微生物组成鉴定的复杂性。 2．好氧颗粒污泥形成的主要影响因素 影响厌氧颗粒污泥的形成因素较多，至今还在研究之中，其中主要因素有以下几种： 2.1进水水质及有机物浓度 目前，人们已经成功地利用很多废水培养出厌氧颗粒污泥，如酿造废水、食品工业废水、造纸工业废水和生活污水等。Fukuzaki等对淀粉、蔗糖、乙醇、丁酸盐和丙酸盐等不同基质进行研究发现，所形成的颗粒污泥均表现出很高的沉降速率，由此在反应器内可保持了很高的生物量。500天运行后最大COD去除速率(gCOD·L-1d-1)分别达到7.6 (淀粉)、10.5(蔗糖)、32.1(乙醇)、42.6(丁酸盐一丙酸盐)。在不同基质下长期生长改变了细菌的种类和营养组成以及颗粒污泥的特性。以淀粉或蔗糖为基质生长的颗粒比以乙醇或脂肪酸为基质生长的颗粒粒径大，而且具有更高的EPS。以脂肪酸为基质培养的颗粒含有相当多的无机盐(灰分含量：56%-63%)，但EPS含量低，并表现出比其它三种颗粒更为密集的超微结构(亚显微结构)。在微酸环境中以乙醇为基质培养的颗粒污泥显示最小的密度、最高的vss和最低的灰分含量。某些有机物如乙酸，也对厌氧颗粒污泥的形成起着一定的作用。当乙酸浓度较高时，甲烷八叠球菌比增殖速率明显高于甲烷丝菌，成为优势甲烷菌;而浓度较低时，甲烷丝菌则成为优势甲烷菌，易造成污泥膨胀。培养颗粒污泥的进水COD浓度一般以1000-5000mg/L为宜，高的进液浓度有利于底物向构成颗粒污泥的细菌细胞内传递，因而有利于颗粒污泥的形成和生长。但浓度不能过高，过高时细菌生长过快，形成的污泥结构松散、沉降性能差；过低会延长培养时间，甚至难以形成厌氧颗粒污泥。 2.2水力负荷和气体上升速度 水力负荷和气体上升速度是影响厌氧颗粒污泥形成的重要因素。水流速度通常与负荷、反应器产气量共同影响颗粒污泥形成过程，水力上升速度与产气搅动可有选择性地洗出细颗粒污泥和絮状污泥。高负荷产生的大量气体也有助于洗出细小污泥。通常情况下，水力负荷大于0.25m3/m2·h可以把絮状污泥与颗粒污泥完全分开。通过水力负荷筛选沉降性能良好的污泥，淘汰结构松散、沉降性能差的絮状污泥。在颗粒化初期，淘汰絮状污泥可避免与颗粒污泥争夺营养，从而有利于颗粒污泥的生长。提高气体上升速度可以促进污泥的颗粒化、提高颗粒污泥的质量。但过高有害，会使形成的颗粒污泥分散、沉降性能降低。气体上升速度可采用充氮来提高。Wu等给出培养厌氧颗粒污泥的水力负荷下限值为0.3m3/m2·h，通过内循环保持该流速。在处理高浓度有机废水时内循环能起到稀释进水浓度和增加泥水混合作用。 2.3接种污泥及接种量 要培养出较好性能的厌氧颗粒污泥，选择接种污泥及接种量的多少是至关重要的。接种污泥按其来源可以划分为颗粒污泥和非颗粒污泥，共同点是种污泥内必须含有可降解目标废水中有机物的微生物。所需的接种量目前还没有明确的界定，一般认为接种量为UASB反应器有效容积的10%-30%为佳。Veigant等的研究表明，以消化过的污泥、牛粪等为接种物均可生成颗粒污泥。国内的研究也表明用阴沟污泥、厌氧消化过的猪粪、鸡粪、初沉池污泥等为接种物都可形成颗粒污泥。吴唯民等还成功地在中温下用好氧活性污泥作接种物，培养出了性能良好的颗粒污泥。但研究表明采用颗粒污泥为种泥，可加快颗粒化进程，缩短反应器的启动时间。接种量以5-15gVSS/L为宜，较大的接种量可缩短启动的时间。对不同类型的废水和接种（下转第412页） 厌氧颗粒污泥技术 向敏1杨冠2 （1.兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070；2．兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050） 【摘要】厌氧颗粒污泥技术是一种高效的厌氧废水处理技术。污泥具有良好沉降性能和高污泥浓度的特点，使反应器的容积负荷较高，能有效地处理高浓度的有机废水和难生物降解的有机物等。文章根据国内外对其的最新研究成果对厌氧颗粒污泥的形成机理、特性以及形成的主要影响因素进行了阐述。 【关键词】厌氧颗粒污泥；机理；性质；影响因素
污水处理技术之活性污泥的培养
一、活性污泥投加 1、接种前准备： 菌种培养构筑物的选择：方便操作，有曝气装置，有搅拌，利于加菌种、进原水或营养液的构筑物。菌种在投加时，方案设定应根据现场具备的条件综合考虑。如场地、施工、运输车辆、临时电源、临时泵及管道、水枪、高差、过滤等因素。菌种的粉碎对于压缩污泥应考虑污泥的粉碎问题，应根据现场的条件确定粉碎方法。粉碎方法选择的顺序为水枪——泵循环+滤网冲击——曝气、搅拌。2、接种量的多少：厌氧污泥接种量一般不应少于水量的8-10%，否则，将影响启动速度；好氧污泥接种量一般应不少于水量的5%。 只要按照规范施工，厌氧、好氧菌可在规定范围正常启动。3、污泥来源：厌氧污泥主要来源于已有的厌氧工程，如啤酒厌氧发酵工程、农村沼气池、鱼塘、泥塘、护城河清淤污泥；好氧污泥主要来自城市污水处理厂，应拉取当日脱水的活性污泥作为好氧菌种，接种污泥且按此顺序确定优先级。1、同类污水厂的剩余污泥或脱水污泥；2、城市污水厂的剩余污泥或脱水污泥；3、其它不同类污水站的剩余污泥或脱水污泥；4、河流或湖泊底部污泥；5、粪便污泥上清液。 二、活性污泥启动 应特别说明，菌种、水温及水质条件，是影响启动周期长短的重要条件。一般来讲，在低于20℃的条件下，接种和启动均有一定的困难，特别是冬季运行时更是如此。因此，建议冬季运行时污泥分两次投加，水解酸化池中活性污泥投加比例8%（浓缩污泥），曝气池中活性污泥的投加比例为10﹪（浓缩污泥，干污泥为8%），在不同的温度条件下，投加的比例不同。 投加后按正常水位条件，连续闷曝（曝气期间不进水）7天后，检查处理效果，在确定微生物生化条件正常时，方可小水量连续进水25天，待生化效果明显或气温明显回升时，再次向两池分别投加10﹪活性污泥，生化工艺才能正常启动。 三、污泥驯化 污泥驯化应遵循的原则循序渐进、有的放矢、精心控制的。污泥驯化的方法与技巧如果培养期间加入的主要是生活污水，这个时候逐步降低生活污水的加入量，并逐步增加原水的进水量，每次增加的进水量为设计进水量的5~10%，每增加一次应稳定2~3个周期或2天左右，发现系统内或出水指标上升应继续维持本次进水量，直至出水指标稳定，如出水指标一直上升，应暂停进水，待指标恢复正常后，进水量应稍微减少，或略大于上周期进水量。 驯化条件具备后，连续运行已见到效果的情况下，采用递增污水进水量的方式，使微生物逐步适应新的生活条件，递增幅度的大小按厌氧、好氧工艺及现场条件有所不同。以此类推，最终达到系统设计符合。活性污泥驯化时，也可采用体积负荷法来进行驯化，可根据化验数据、进水指标、系统指标、构筑物体积推算出单位时间的系统污泥负荷，根据体积负荷来确定下个周期的进水量。
微生物的培养与驯化
微生物的培养与驯化 厌氧消化系统试运行的一个主要任务是培养厌氧活性污泥，即消化污泥。厌氧活性污泥培养的主要目标是厌氧消化所需要的甲烷菌和产酸菌，当两菌种达到动态平衡时，有机质才会被不断地转化为甲烷气，即厌氧沼气。 机理 污泥厌氧消化是一个多阶段的复杂过程，完成整个消化过程，需要经过三个阶段（目前公认的），即水解、酸化阶段，乙酸化阶段，甲烷化阶段。各阶段之间既相互联系又相互影响，各个阶段都有各自特色微生物群体。 水解酸化阶段 一般水解过程发生在污泥厌氧消化初始阶段，污泥中的非水溶性高分子有机物，如碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等在微生物水解酶的作用下水解成溶解性的物质。水解后的物质在兼性菌和厌氧菌的作用下，转化成短链脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，还有乙醇、二氧化碳。 乙酸化阶段 在该阶段主要是乙酸菌将水解酸化产物，有机物、乙醇等转变为乙酸。该过程中乙酸菌和甲烷菌是共生的。
甲烷化阶段 甲烷化阶段发生在污泥厌氧消化后期，在这一过程中，甲烷菌将乙酸（CH3COOH）和H2、CO2分别转化为甲烷，如下： 2CH3COOH→2CH4↑+ 2CO2↑ 4H2+CO2→CH4+ 2H2O 在整个厌氧消化过程中，由乙酸产生的甲烷约占总量的2/3，由CO2和H2转化的甲烷约占总量的1/3。 一.厌氧微生物的培养和驯化 1.污泥的厌氧消化中，甲烷菌的培养与驯化方法主要有两种； （1）接种培养法（2）逐级培养法 2.接种污泥一般取自正在运行的厌氧处理装置，尤其是城市污水处理厂的消化污泥，当液态消化污泥运输不方便时，可用污水厂经机械脱水后的干污泥。在厌氧消化污泥来源缺乏的地方，可从废坑塘中腐化的有机地泥，或人粪，牛粪，猪粪，酒糟或初沉池底泥代替。大型污水处理厂，若同时启动所需接种量太大，可分组分别启动。 接种污泥培养法是向厌氧消化装置中投入容积为总容积10%-30%厌氧菌种污泥，接种污泥一般为含固率为3%-5%的湿污泥，再加入新鲜污泥至设计液面，然后通入蒸汽加热，升温速度保持1°C/h，直至达到消化温度（可将污泥厌氧消化分为中温（一般30~36℃）厌氧消化和高温（一般50~55℃）厌氧消化。研究表明，在污泥厌氧消化过程中，温度发生±3℃变化时，就会抑制污泥消化速度；温度发生
废水处理用厌氧颗粒污泥
随着工业的不断发展，污染问题也得到了很多人的关注，进而为了保护环境，需要采用专业的污水处理技术以降低污水中有害物的排放。进而于厌氧颗粒污泥应声而来，那么用该产品进行废水处理有什么作用呢? 1、对毒性废水的降解 2、降解五氯苯酚（PCP） 3、对重金属有吸附作用 4、厌氧菌生长缓慢，难富集，若形成颗粒污泥，此菌可大量滞留，并形成与反硝化菌的共生体系，可处理低C高NH3-N废水。 厌氧颗粒污泥使用注意事项 1、营养元素与微量元素 在当废水中N、P等营养元素不足的时候，不易于形成颗粒，对已经形成的颗粒污泥会发生细胞自溶，导致颗粒破碎，所以要适当加以补充。N源不足时，可添加氮肥、含氮量高的粪便、氨基酸渣以及剩余活性污泥等；P源不足时，可适当投加磷肥。铁、镍、钴和锰等微量元素是生产甲烷辅酶重要的组成部分，适量补充可增加所有种群单位质量微生物中活细胞的浓度及它们的酶活性。
2、选择压 通常将水力负荷率和产气负荷率两者的作用总和称为系统的选择压。选压对污泥床产生沿水流方向的搅拌作用和水力筛选作用，是UASB等一系列无载体厌氧反应器产生颗粒污泥的必要条件。高选择压条件下，水力筛选作用可以将微小的颗粒污泥与絮体污泥分开，污泥床底聚集比较大的颗粒污泥，而比重较小的絮体污泥则进入悬浮层区，或被淘汰出反应器。定向搅拌作用产生的剪切力使颗粒产生不规则的旋转运动，有利于丝状微生物的相互缠绕，为颗粒的形成创造一个外部条件。 3、有机负荷率和污泥负荷率 可降解的有机物为微生物提供充足的碳源和能源，是微生物增长的物质基础。在微生物关键性的形成阶段，应尽量避免进水的有机负荷率剧烈变化。 4、碱度 碱度对污泥颗粒化的影响表现在两方面：一是对颗粒化进程的影响；二是对颗粒污泥活性的影响。后者主要表现在通过调节pH值(即通过碱度的缓冲作用使pH值变化较小)使得产甲烷菌呈不同的生长活性，前者主要表现在对污泥颗
厌氧微生物的培养、驯化及成熟污泥的特征
厌氧消化系统试运行的一个主要任务是培养厌氧污泥，即消化污泥。厌氧活性污泥培养的主要目的是厌氧消化所需要的甲烷细菌和产酸菌，当两种菌种达到动态平衡时，有机质才会被不断地转换为甲烷气，即厌氧沼气。 （一）培菌前的准备工作 厌氧消化的启动，就是完成厌氧活性污泥的培养或甲烷菌的培养。当厌氧消化池经过满水试验和气密性试验后，便可开始甲烷菌的培养。 （二）培菌方法 污泥的厌氧消化中，甲烷细菌的培养与驯化方法主要有两种：接 种培养法和逐步培养法。 接种污泥一般取自正在运行的厌氧处理装置，尤其是城市污水处 理厂的消化污泥，当液态消化污泥运输不便时，可用污水厂经机械脱水后的干污泥。在厌氧消化污泥来源缺乏的地方，可从废坑塘中取腐化的有机底泥，或以认粪、牛粪、猪粪、酒糟或初沉池底泥代替。大型污水处理厂，若同时启动所需接种量太大，可分组分别启动。 接种培养污泥法是向厌氧消化装置中投入容积为总容积的10%～30%的厌氧菌种污泥。接种污泥一般为含固率为3%～5%的湿污泥。再加入新鲜污泥至设计液面，然后通入蒸汽加热，升温速度保持1℃/h，直至达到消化温度。如污泥呈酸性，可人工加碱调整pH至6.5～7.5。维持消化温度，稳定一段时间（3-5d）后，污泥即可成熟。再投配新鲜污泥并转入正式运行。此法适用于小型消化池，因为对于大型消化池，要使升温速度为1℃/h，需热量较大，锅炉供应不上。
逐步培养法指向厌氧消化池内逐步投入生泥，使生污泥自行逐渐转化为厌氧活性污泥的过程。该方法要使活性污泥经历一个由好氧向厌氧的转变过程，加之厌氧微生物的生长速率比好氧微生物低很多，因此培养过程很慢，一般需历时6～10个月左右，才能完成甲烷菌的培养。 或者通过加热的方法加速污泥的成熟：将每日产生的新鲜污泥投入消化池，待池内的污泥量为一定数量时，通入蒸汽。升温速度控制在1℃/h。当池内温度升到预定温度时，可减少蒸汽量，保持温度不变，并逐日投加一定数量的新鲜污泥，直至达到设计液面时停止加泥。整个成熟过程一直维持恒温，成熟时间约需30～40d。污泥成熟后，即可投配新鲜污泥并转入正式运行。 （三）培菌注意事项 厌氧消化系统的处理主要对象是活性污泥，不存在毒性问题。但是厌氧消化菌繁殖速度太慢，为加快培养启动过程，除投入接种污泥以外，还应做好厌氧污泥的加热。 厌氧消化污泥的培养，初期生污泥投加量与接种污泥的数量及培养时间有关，早期可按设计污泥量的30%～50%投加，到培养经历了60d左右，可逐渐增加投加量。若从监测结果发现消化不正常时，应减少投泥量。 厌氧消化系统处理城市污水处理厂的活性污泥，由于活性污泥中碳、氮、磷等营养是均衡的，能够适应厌氧微生物生长繁殖的需要。
IC厌氧反应器调试及颗粒污泥的培养
市新琪安科技 EGSB厌氧污泥床反应器调试方案 工业大学 2013.4.13
EGSB调试及厌氧颗粒污泥的驯化 一、调试计划 1、颗粒污泥菌种 经研究决定EGSB颗粒污泥菌种选用金禾柠檬酸集团污水站的颗粒污泥，经现场考察，颗粒污泥的性状非常好。其粒度分布较均匀，大小在2-3mm,表面光滑，呈现灰黑色；颗粒的密度较大，沉降性能非常好，几乎几秒钟的时间，颗粒就与水分离，且水色清澈，没有浑浊现象。产气量大，静置几分钟时间，容器就产生大量的气泡升浮到液面，需要不时地打开容器的瓶盖排气。见图示。 2、颗粒污泥的运输 由于调试时间紧，近日气温高，决 定选用30吨槽罐车由高速公路运输。 由于颗粒污泥价格较高，考虑柠檬 酸废水与三氯蔗糖废水在水质性质上存 在一定的差异，需要积累和掌握三氯蔗 糖废水颗粒污泥驯化的经验和要求，以 减少调试的风险，保证调试时间。 基于上述的考虑，调试分两阶段进 行。第一阶段先调试西北面的EGSB反应 器，待调试成功进入第二阶段调试余下 的反应器。 根据调试经验和试验结果，利用颗 粒污泥进行驯化，所需颗粒污泥量要求大于12kg/m3,据此计算，第一阶段一个罐体所需干污泥量大于9600kg,按污泥的含水率为90%～93%计算，则湿污泥量为96t～120t。按100t采购，三辆槽罐车运输。 3、颗粒污泥的验收 运输车到现场后，应进行验收含水率、颗粒形态和污泥量检验验收： （1）含水率检测现场准备一只100ml或1000ml玻璃量筒，运输车到现场后，取泥量至量筒的刻度，经5～10分钟的静置沉淀，泥水界面大于8ml或80ml,即含水率满足要求；
（2）颗粒形态观察观察沉淀筒中的颗粒污泥的形态。如颗粒的大小约2～3mm，形状呈球形或橄榄状，颜色呈灰黑色，即形态满足要求； （3）污泥量估算根据槽罐车的形状，量测污泥的液位深度。通常液位超过罐顶，在罐顶人孔颈位附近。否则，量不够。 4、颗粒污泥的装填 （1）排空EGSB反应罐污水，以免现存废水对接种颗粒污泥产生毒害作用； （2）直接装填，减少中间环节从槽罐车到反应器宜直接装填，尽可能减少中间环节，以免打碎颗粒污泥； （3）应采用螺杆泵增压提升颗粒污泥输送提升应采用螺杆泵，以免导致颗粒污泥破碎解体； （4）管道输送流速应小于1.0m/s，以免打碎污泥； （5）适当加热在输送污泥罐上设置间接加热装置，使污泥温度保持在35℃。 5、污泥驯化 (1）驯化时间：约20天 （2）污泥负荷：分三阶段增加负荷，第一阶段：0.05～1.5kgCOD/kgMLSS.d；第二阶段：1.6～3.0kgCOD/kgMLSS.d；第三阶段：3.1～5.0kgCOD/kgMLSS.d； (3)原水：第一阶段：生化系统出水；第二阶段：生化系统出水和预处理系统出水各一半水量；第三阶段：预处理系统出水； (4)进水量：50m3/h；进水频率：1次/h； (5)进水管上设置流量计，以准确计量流量； (6)进水水质浓度：2000mg/L～8000mg/L； (7)进水温度控制：原水温度通过加热器控制在37℃。 二、调试驯化必须注意以下几点 1营养元素和微量元素 在当废水中N、P等营养元素不足时，不易于形成颗粒，对于已经形成的颗粒污泥会发生细胞自溶，导致颗粒破碎，因此要适当加以补充。