城市污水复合处理工艺悬浮和附着生物菌群竞争与控制机理研究

城市污水复合生物处理工艺处理效果的关键，是处理系统内存在着相互竞争的悬浮和附着生长的两类生物菌群发挥各自的优势，形成协同互补的作用效果。目前复合工艺的研究主要集中在处理效能及运行参数的控制上，而对复合污泥的生物特征、污染物质的降解机理及污染物质迁移转化途径的研究尚不深入。本项目是通过模拟试验，研究悬浮与附着生物菌群竞争与控制机理，利用原子力显微镜、扫描电镜等手段，定量PCR技术、16SrDNA测序、FISH技术，SOUR、ATP和氧电极微生物传感器等技术，研究两类生物菌群各自的生物相、生物种属、生物活性等特征、迁移转化规律及相互竞争机理；利用GC、GC/MS 等分析技术，研究两类生物菌群各自代谢污染物的途径，研究复合生物处理工艺污水的污染物降解动力学；研究两类生物菌群竞争控制的方法，揭示复合生物处理工艺两类菌群竞争与控制机理，为复合生物处理工艺处理城市污水的应用提供理论依据。

随着城市污水排放总量的增加及排放标准的提高，我国部分以前建设或现在超负荷运行的污水处理厂都面临技术改造的问题。近年来，很多学者把研究重点放在生物膜-活性污泥生物复合工艺上，使活性污泥工艺改造后系统内微生物生存的基础环境由原来的气、液两相转变成气、液、固三相，以发挥各自工艺的优势，克服各自存在的缺点，提高处理效率。本研究对复合生物处理工艺连续流和间歇流两种运行模式进行研究，其内填充自行研制载体的生物膜表面积大、密度小、微生物种属多、吸附性能强。对于连续流运行，系统有较高的处理效率和较强的抗冲击负荷能力。对于间歇流运行，效率研究方面，发现COD去除率为91.88%-98.91%，BOD5去除率均在96%以上；对反应器进行镜检发现有大量的鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫和线虫等微型动物，悬浮填料上生物种类比混合液中微生物丰富；在进水处取悬浮生长微生物，对其进行细菌单体、菌落形态的观察及生理生化实验，发现假单胞菌属、微球菌属、葡萄球菌属、巨大牙孢杆菌属、黄杆菌属、邻单胞菌属，在好氧填料生物膜上分离出六种菌属：假单胞菌属、葡萄球菌属、微球菌属、动胶菌属、气单胞菌属、黄杆菌属等；研究发现反应器中细菌总数与生物脱氢酶活性有一定的差异；反应器具有较强的稀释能力，其1h内的基质去除量与进水浓度呈线性关系，进水浓度越高，其去除量越大；反应器微生物增长动力学符合Monod方程，研究发现反应开始时体系中有机物量与混合液中生物量比值不同，但很快其比值均降至相当的水平，有机物的比降解速率与微生物的比增殖速率呈比例关系；曝气强度、污泥龄适中时，附着微生物占优势，曝气强度增大到一定强度后或是污泥龄延长到一定时间后，悬浮微生物占优势。本研究丰富了复合生物处理反应器理论，为其应用于污水处理提供理论依据和技术支持。