低温城市污水处理的活性污泥特性及其代谢机理研究

本项目通过对比考察低温城市污水处理厂和实验室模拟试验的活性污泥特性，研究活性污泥颗粒形态、粒度、沉降性能、脱水性能和活性污泥OUR、ORP、表面电荷、DHA-TTC、EPS等理化、生化特性及其影响因素。利用定量PCR技术、16SrDNA测序、DGGE和FISH技术等，研究活性污泥菌群的理化、生化特征及变化规律，功能菌群菌种自身的演化规律。利用原子力显微镜、扫描电镜、透射电镜等技术，研究活性污泥菌群的形态、微生物各种功能菌群在活性污泥中分布的变化特征以及生物相转化特征。利用原子吸收光谱、气相色谱、液相色谱等检测仪器，分析检测活性污泥微生物的有机物代谢产物，探讨活性污泥代谢有机物的途径；分析检测氮的各种形态，探讨活性污泥代谢氮的途径；分析检测磷的各种形态，探讨活性污泥代谢磷的途径。揭示活性污泥功能菌群代谢机理，同时建立低温环境下活性污泥特性综合模型，为低温城市污水处理提供理论依据。

本项目通过对低温城市污水处理厂曝气池内混合液检测分析和实验室模拟低温城市污水生物处理活性污泥特性及代谢机理的研究，探明了活性污泥沉降比、污泥指数等理化特征指标和氧化还原电位（ORP）等生化特征指标均随温度的降低而增大，活性污泥的比耗氧速率（SOUR）、脱氢酶活性（TTC）等生化特征指标随温度的降低而降低，胞外聚合物（EPS）随温度降低而升高；发现了温度低时单细胞动物及简单的原生动物较多，温度高时纤毛虫和后生动物较多；揭示了城市污水处理厂生物菌群多样性随着温度的升高变得越丰富，条带测序结果表明曝气池中含有酸杆菌属（Acidobacterium sp）、真杆菌（Eubacterium）、不动杆菌（Acinetobacter）、α-变形菌（Apha proteobacterium）、弓形杆菌（Acinetobacter）、梭状芽孢杆菌类（Clostridia）等；实验室模拟研究中，由于活性污泥膨胀而调整运行方式为间歇式后，随着温度的继续降低，生物菌群多样性没有显著变化，条带测序结果表明除了有杆菌和球菌等优势细菌外，还有放线菌属、诺尔氏菌、丝硫细菌属；通过实验室模拟研究揭示了完全混合式曝气反应器在采取间歇运行模式下，尽管当温度降低到3℃时，系统仍具有较高的有机物去除和脱氮效果，而富磷污泥中磷的含量也可达干重的3%以上。