活性污泥-生物膜复合工艺中后生动物爆发性繁殖机制及控制研究

在污水处理领域中，活性污泥-生物膜复合工艺由于具有工艺紧凑、硝化效果好等优点，应用已经相当广泛。运行过程中，复合工艺却频频出现苔藓虫、红斑顠体虫等后生动物在生物膜系统中爆发性繁殖的现象，短时间内造成生物膜的破坏，严重影响工艺运行。但目前在污水处理领域中，微型后生动物在活性污泥与生物膜共存体系中的爆发性繁殖方面的研究未见报道。.本课题在基于前期对复合工艺机理与应用的研究基础上，拟借助现代分子生物学、环境微生物学和环境工程学等手段，开展(1)后生动物在活性污泥和生物膜共存体系中爆发性繁殖诱导因素、分布规律，在生物膜系统中爆发性繁殖的机理研究；(2)生物膜系统中后生动物爆发性繁殖的抑制方法、爆发后应急处理手段及不同控制措施的作用原理研究；(3)后生动物特征与复合工艺运行相关性，及工艺中后生动物辅助预警机制研究。研究成果将完善污水处理系统中后生动物的研究，并优化复合工艺的设计方法与工程运行管理。

本研究综合了环境微生物学、环境工程学等手段，筛选污水处理过程易爆发性繁殖后生动物，以红斑顠体虫为研究对象，考察环境因子及食物因素对其生长繁殖的影响，进而研究后生动物爆发性繁殖诱导因素及其作用机制，并在复合工艺小试装置中进行验证，确定后生动物生长繁殖特征与复合工艺进水水质特征、运行控制的相关性，提出了污水处理领域后生动物爆发性繁殖控制手段。单因素实验证明，温度、环境基质中藻类浓度、pH值、光照强度等环境因子均会对影响红斑顠体虫的生长繁殖，四因素对红斑顠体虫生长的影响程度大小依次为温度＞藻类叶绿素浓度＞pH值＞光照强度，红斑顠体虫在藻类叶绿素浓度为38.7 mg/m³，温度为25℃，pH为7，光照强度为4000Lx时生长速率最高。在对引发后生动物爆发性繁殖食物诱导因素的相关研究中，选取活性污泥及藻类（有效成分为叶绿素a）分别进行单独及联合培养红斑顠体虫，发现在叶绿素a、活性污泥以及两者协同影响下，红斑顠体虫的生长得到促进，较易出现爆发性繁殖。用烧杯实验模拟活性污泥-生物膜复合工艺，研究复合工艺中后生动物爆发性繁殖诱导因素及作用机制，保持填料投配率为30%，分别在不同温度下（20,25,30℃）运行实验装置，结果发现，红斑顠体虫在25℃和30℃都不同程度产生了爆发性繁殖，最大种群密度分别达到383ind./mL和200ind./mL，同时，红斑顠体虫的爆发性繁殖不会对进出水的COD和氨氮去除产生影响；在温度25℃和30℃时，红斑顠体虫爆发性繁殖都导致了总氮的释放，红斑顠体虫种群密度分别大于等于66ind./mL和50ind./mL可分别作为红斑顠体虫在25℃和30℃发生爆发性繁殖的标志；实验也证明了红斑顠体虫的爆发性繁殖不会产生大量啃食生物膜的现象；用SPSS做多元线性回归分析，得出红斑顠体虫的最大种群密度与总氮的释放显著相关。在复合工艺小试装置中考察后生动物爆发性繁殖诱因及控制机制，结果表明，藻类浓度为80mg/m³下红斑顠体虫易爆发性繁殖。红斑顠体虫的种群密度与COD负荷显著相关。同时，红斑顠体虫的爆发性繁殖也产生了营养物的释放。采用复合工艺中投加氨水等方法，可有效控制红斑顠体虫的爆发性繁殖。