智能生活污水處理裝置?
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1 好氧顆粒污泥的形成過程
經馴化的好氧池活性污泥10 L（污泥濃度為4.5 g/L）被接種到SBAR中。由于系統初始沉降時間遠低于污水處理廠二沉池沉降時間，大量活性污泥被排出反應器，SBAR內生物量顯著下降，因此在第6天起每天補充同樣來源的活性污泥1.5 L，至第10天結束。隨著反應器的運行，活性污泥逐漸適應短沉降時間環境，污泥活性逐漸恢復，并表現出較好的沉降性能，SVI值逐漸下降而生物量逐漸升高(見圖1)。當反應器運行至第30~35天，SBAR內絮狀活性污泥實現*顆粒化，培養成熟的好氧顆粒污泥呈金黃色，形狀規則且表面較光滑，絕大部分粒徑在1.5~2.5 mm之間。
在階段Ⅰ，好氧顆粒污泥SVI從124.6 mL/g下降到41.9 mL/g并趨于穩定，表明其具有良好的沉降性能，SBAR泥水分離效果較好。同時，生物量也顯著提高，在階段Ⅰ末期MLSS提高到5.7 g/L。在好氧顆粒污泥的形成過程中，絮狀活性污泥的顆粒化過程與在城市生活污水、含鹽生活污水條件下培養好氧顆粒污泥的過程極為接近，表明好氧顆粒污泥可以被用來處理農村生活污水。

2 好氧顆粒污泥的穩定性
在階段Ⅰ污泥代謝產生的EPS中，多糖類物質（PS）含量始終處于穩定狀態，好氧顆粒污泥形成后，其EPS內多糖類物質含量一直保持在8~12 mg/gMLSS之間，而蛋白質類物質(PN)含量則明顯上升，由初始階段的4.6 mg/gMLSS升高到顆粒污泥成熟時的29.2 mg/gMLSS，蛋白質類物質含量提高了5.3倍，同時PN/PS值也由0.54升高到2.64，表明EPS內蛋白質類物質含量增加是活性污泥顆粒化的重要因素。蛋白質類物質作為EPS的主要成分，有利于保持顆粒污泥的穩定性，為顆粒污泥內部的微生物提供適宜的生長環境。好氧顆粒污泥及其EPS內較高的有機質含量表明農村生活污水中的碳和氮能被好氧顆粒污泥有效富集，這對污泥資源化利用意義重大。
3 好氧顆粒污泥對污染物的去除效能
在階段Ⅰ初期，由于活性污泥沉降性能較差，大量活性污泥被沖出反應器，導致污泥生物量急劇下降，對氨氮、總氮和磷酸鹽的去除率分別僅為41.3%、30.2%和34.7%。隨著連續5 d補充活性污泥以及活性污泥沉降性能的提高，其對氨氮、總氮和磷酸鹽的去除能力也逐漸增強。在好氧顆粒污泥形成后（第30~35天），微生物活性得到進一步強化，在階段Ⅰ末期，其對氨氮、總氮和磷酸鹽的去除效能繼續升高并趨于穩定，出水COD、氨氮、總氮和磷酸鹽濃度分別達到30.1、3.8、12.3和0.5 mg/L，對氨氮、總氮和磷酸鹽的去除率分別高達90.4%、77.2%和88.4%。在24~32 d，對磷酸鹽的去除能力降低，與此同時，其對TN的去除能力趨于穩定，表明在此時間段內反硝化細菌對碳源的競爭利用可能優于聚磷菌，在第32天后，好氧顆粒污泥對TN和磷酸鹽的去除能力均得到加強，表明微生物在顆粒內部微環境中逐漸完成群落演替過程，其對污染物的轉化能力顯著提高。
經過階段Ⅰ之后，SBAR運行趨于穩定，未發生污泥膨脹現象，出水水質達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級A標準。由于溶解氧傳遞的限制，好氧顆粒污泥內部可以依次形成好氧、缺氧和厭氧區域，為進行反硝化和除磷創造了有利條件。
智能生活污水處理裝置?自凝聚假說強調了微生物自身的作用。在高剪切力下，微生物的代謝途徑發生改變，分泌黏性物質（多糖和果膠類物質），菌體之間相互聚集形成密度較大，活性和傳質更好的微生物聚集體，從而增強抗壓能力。微生物在此基礎上不斷生長、繁殖，形成結構緊密，表面光滑的顆粒污泥。研究者還發現，微生物可通過分布在表面的類外源絮凝素與其他細菌表面的甘露糖殘基結合，實現微生物的自絮凝。此外，系統自凝聚菌株的大量存在，可提高顆粒化成功率和進程。采用自凝聚能力為37%～50%的菌株Acinetobacter calcoaceticus，成功培育出2.3mm的好氧顆粒污泥。SBR添加Rhizobiumradiobacter和Bacillus sphaeicus，好氧污泥顆粒化進程縮短18d。針對廢水的復雜性和多樣性，自絮凝菌株的篩選和培育顯得尤為重要，高自凝聚能力功能菌的篩選仍是一個待克服的難題。

金屬陽離子假說
大量實驗表明，某些金屬離子可加速污泥顆粒化進程，提出了關于金屬陽離子假說。一方面，金屬陽離子可中和細菌所帶的負電荷，降低靜電斥力，在范德華力的作用下，促進微生物聚集；另一方面，Al3+、Fe2+等離子可與微生物或胞外聚合物中的負電基團連接，在微生物間起到架橋作用，促進微生物的聚集。此外，Ca2+、Mg2+可促進EPS的分泌，改善污泥性質。金屬陽離子對污泥顆粒化進程的影響。適宜含量的金屬離子有助于顆粒污泥的形成，含量過高，會降低污泥活性，導致反應器運行失敗。
信號分子假說
微生物具有的群體感應 （Quorum sensing，QS）系統對顆粒污泥的形成具有一定的調節作用。根據細菌群體感應信號分子的不同，QS系統可分為3類：1）以酰化高絲氨酸內脂（N-acyl homoserine lactones，AHLs） 為自誘導物的革蘭氏陰性菌QS系統；2）以修飾的寡肽（Auto inducing peptide，AIP）為溝通語言的革蘭氏陽性菌QS系統；3）種間QS系統，其信號分子為自誘導物-2（Autoinducer-2，AI-2）。