《好氧颗粒污泥》PPT课件

,好氧颗粒污泥研究现状,水污染控制生物强化新技术,2008年12月,四川大学建筑与环境学院杨平,提纲,一、引言二、实验室收获得的颗粒污泥照片三、好氧颗粒污泥特征四、获得颗粒污泥的反应器五、影响好氧污泥颗粒化的因素六、颗粒污泥微生物结构与种群七、好氧污泥颗粒化机理八、好氧颗粒污泥的可能应用方面九、需要研究的主要方面,一、引言,好氧处理长期以来是以两种方式进行，一种是微生物的悬浮生长，如活性污泥及其改进工艺；另一种是生物膜法，即微生物固定于载体上形成生物膜。好氧颗粒污泥是微生物“自絮凝”(self-immobilizationofmicrooganisms)的新方式，好氧颗粒污泥的形成对废水生物处理具有重大的理论和实际意义。,一、引言,活性污泥法：曝气池中的污泥浓度低,容易产生大量的剩余污泥;同时反应器容积负荷较低；体积庞大,抗冲击负荷能力弱;极易引起丝状菌大量生长,导致污泥膨胀,处理效率下降,甚至引起处理工艺瘫痪。活好氧颗粒污泥：沉降性好、生物量大；降低了对污泥沉淀系统的要求,减少了剩余污泥的排放。好氧颗粒污泥不仅能承受高的有机负荷,而且集不同性质微生物(好氧、兼氧和厌氧微生物)于一体,因此它具有脱氮功能。,一、引言,历史：好氧颗粒污泥的提出并研究始于20世纪90年代初期(MishimaK,1991;ShinHS,1992)，最初采用的反应器是纯氧上流式好氧污泥床。国内清华大学周律博士发表了第一篇介绍好氧颗粒污泥的论文(1995)：“好氧颗粒污泥的形成和技术条件”。国外较多的研究始于1997年后，Morgenroth(荷兰)等人采用污水处理厂的活性污泥接种，在SBR反应器中真培养出好氧颗粒污泥，随后国外新加坡（刘雨）、荷兰、德国、法国、日本等进行了研究。国内：清华大学、中国科技大学、湖南大学、江南大学、西安建筑科技大学、浙江大学、四川大学等等进行了研究。清华大学竺建荣博士(1999.3环境科学)或者是西安建筑科技大学PengDangcong(1999.3WatRes)发表了第一篇国内的研究论文。,二、颗粒污泥照片,Morgenroth(1997)用SBR115天运行获得的一颗污泥照片,好氧颗粒污泥因难于形成，现处于实验室阶段，不同的研究者在不同的条件下获得了品质不同的好氧颗粒污泥。,bar=2.1mm,J.J.HEIJNEN(荷兰，1999),二、颗粒污泥照片,bar=1mm,J.J.HEIJNEN(荷兰，2002),二、颗粒污泥照片,63天,bar=1mm,J.J.HEIJNEN(荷兰，2005),二、颗粒污泥照片,J.J.HEIJNEN(荷兰，2005),二、颗粒污泥照片,Thelayeredstructureofthegranule,FISH-荧光免疫原位杂交,PENGDANGCONG西安建筑科技大学（1999）,granularsludge,二、颗粒污泥照片,granularsludge,PENGDANGCONG西安建筑科技大学（1999）,二、颗粒污泥照片,granularsludge,PENGDANGCONG（法国）西安建筑科技大学（1999）,二、颗粒污泥照片,granularsludge,YuLiu（新加坡）（2002）,二、颗粒污泥照片,granularsludge,YuLiu（新加坡）（2004）,二、颗粒污泥照片,bar=1mm,granularsludge,Schwarzenbeck（德国）（2004）,二、颗粒污泥照片,MaltingWastewater（SBR）,二、颗粒污泥照片,曾光明湖南大学，2003,二、颗粒污泥照片,曾光明湖南大学，2005,张晓健清华大学，2001,二、颗粒污泥照片,SND好氧颗粒污泥？,颗粒污泥外部,颗粒污泥内部,陈坚江南大学，2003,二、颗粒污泥照片,SatoshiTsuneda（日本）2003,二、颗粒污泥照片,SatoshiTsuneda（日本）2003,二、颗粒污泥照片,SatoshiTsuneda（日本）2003,Yellowpart:ammoniaoxidizingbacteria,Redpart:otherbacteriadetectedbyEUB338probe.,二、颗粒污泥照片,FISH,二、颗粒污泥照片,Phenolgranulecultivatedinsequentialbatchreactorwithsyntheticwastewatercontaining250mgL1phenol,stainedforallEPScomponentsproteins(green):FITC;Blipids(yellow):Nilered;Ctotalcells(red):SYTO63;Ddeadcells(violet):Sytoxblue;E-polysaccharide(lightblue):ConArhodamine;F-polysaccharide(Blue):calcofluorwhiteandindividualimagesweremergedtogether.,FISH,二、颗粒污泥照片,TEMimagesshowingtheinteractionsofthestrains,二、颗粒污泥照片,陈坚江南大学(2004),bar=2m,Microscopyimagesofmaturegranulesafter120daysoperation.,陈坚江南大学(2004),二、颗粒污泥照片,SEMofthegranulessurfacebar=11m,陈坚江南大学(2004),二、颗粒污泥照片,SEMofthegranuleinterior,bar=4m,陈坚江南大学(2004),二、颗粒污泥照片,Maturegranuleobservedby(a)opticalmicroscopyandby(b)SEM.ThesurfaceofthegranularmicrostructureisobservedbySEM(c)and(d).,二、颗粒污泥照片,AmJang,2003，USA,二、颗粒污泥照片,AmJang,2003，UAS,ThedistributionofAOBinanartificiallyculturedgranuleafterinsitudoublehybridizationwithFITC-labeledprobeEUB338.(green)andCy3-labeledprobeNsm156(red).Thescalebarshownonthefigureis200mm;magnificationis400/.Thefigures(a)and(b)magnifiedtoproducethefigures(c)and(d)areindicatedwithawhitebox.,USA,二、颗粒污泥照片,FISH,Schematicrepresentationoftheinertnucleimodel.,USA,二、颗粒污泥照片,FISH,FISH,二、颗粒污泥照片,AmJanga,二、颗粒污泥照片,二、颗粒污泥照片,YarlagaddaV.Nancharaiah-India(2008),Xiao-yanLia(2008)-TheUniversityofHongKong,二、颗粒污泥照片,SunilS.Adava-Taiwan（2008）,二、颗粒污泥照片,稳定性研究,SunilS.Adava-Taiwan（2008）,二、颗粒污泥照片,稳定性研究,LydiaBalest-Italy（2008）,二、颗粒污泥照片,实验装置,清华大学王建龙等(2004)厌氧颗粒向好氧颗粒污泥转化,二、颗粒污泥照片,清华大学王建龙等(2004)厌氧颗粒向好氧颗粒污泥转化,二、颗粒污泥照片,清华大学王建龙等(2005)厌氧颗粒向好氧颗粒污泥转化,Anaerobicgranuleusedasseeder,二、颗粒污泥照片,清华大学王建龙等(2005)厌氧颗粒向好氧颗粒污泥转化,after1week,二、颗粒污泥照片,清华大学王建龙等(2005)厌氧颗粒向好氧颗粒污泥转化,after2week,二、颗粒污泥照片,清华大学王建龙等(2005)厌氧颗粒向好氧颗粒污泥转化,after3weeks,二、颗粒污泥照片,清华大学王建龙等(2005)厌氧颗粒向好氧颗粒污泥转化,after5weeks,二、颗粒污泥照片,清华大学王建龙等(2005)厌氧颗粒向好氧颗粒污泥转化,after5weeks,二、颗粒污泥照片,清华大学王建龙等(2005)厌氧颗粒向好氧颗粒污泥转化,二、颗粒污泥照片,清华大学王建龙等(2005)厌氧颗粒向好氧颗粒污泥转化,二、颗粒污泥照片,清华大学王建龙等(2005)厌氧颗粒向好氧颗粒污泥转化,二、颗粒污泥照片,竺建荣(北京师范大学环境学院)(2008),二、颗粒污泥照片,二、颗粒污泥照片,俞汉青-中国科学技术大学化学与材料科学学院(2008),钙盐在颗粒污泥中的分布,二、颗粒污泥照片,Shu-GuangWang-山东大学(2007),Brewerywastewater,俞汉青-中国科学技术大学化学与材料科学学院(2007),二、颗粒污泥照片,俞汉青-中国科学技术大学化学与材料科学学院(2008),二、颗粒污泥照片,俞汉青-中国科学技术大学化学与材料科学学院(2008),Thepilot-scale(1m3)SBRreactorforcultivatingaerobicgranuleswithlow-strengthmunicipalwastewaterinZhuzhuanjingWWTP.Thephotographshowstheuppercompartment(Plexglas),aswellasthelowercompartment(steel).TheleftschematicpictureshowstheSBRreactorconfigurationandflowchart.,COD：200mg/L,workingvolumeof1m3withaninternaldiameterof0.5mandaheightof6m,二、颗粒污泥照片,俞汉青-中国科学技术大学化学与材料科学学院(2008),二、颗粒污泥照片,俞汉青-中国科学技术大学化学与材料科学学院(2008),二、颗粒污泥照片,俞汉青-中国科学技术大学化学与材料科学学院(2008),二、颗粒污泥照片,王晓昌(西安建筑科技大学2008),不同含盐条件下好氧颗粒污泥形态观察,清华大学文湘华等,2004,好氧颗粒污泥核心,二、颗粒污泥照片,好氧颗粒污泥,CAIChun-guang(2004)上海交大,二、颗粒污泥照片,好氧颗粒污泥,YaoChen(2008)四川大学,二、颗粒污泥照片,好氧颗粒污泥,YaoChen(2008)四川大学,二、颗粒污泥照片,好氧颗粒污泥DGGE：变性梯度凝胶电泳-一种DNA检测技术,YaoChen(2008)四川大学,二、颗粒污泥照片,好氧颗粒污泥去除COD，N,Shu-FangYang,Joo-HwaTay(2007)新加坡NanyangTechnologicalUniversity,二、颗粒污泥照片,Yong-QiangLiu,Joo-HwaTay(2007)新加坡NanyangTechnologicalUniversity,二、颗粒污泥照片,Yong-QiangLiu,Joo-HwaTay(2007)新加坡NanyangTechnologicalUniversity,二、颗粒污泥照片,好氧颗粒污泥颗径分布,二、颗粒污泥照片,三、好氧颗粒污泥特征,好氧颗粒污泥外观一般为橙黄色,圆形或椭圆形.成熟的好氧颗粒污泥有光滑的表面。与普通的絮状污泥相比，好氧颗粒污泥的理化特征如下：,三、好氧颗粒污泥特征,好氧颗粒污泥的沉降性能,四、获得好氧颗粒污泥的反应器,日前，可获得好氧颗粒污泥的反应器有四种（或三种）：SBR、SBAR、AUFB、BASRSBRSequencingBatchReactor(塔式)SBARSequencingBatchAirliftReactorAUFBaerobicupfluidizedbed(日本)BASRBiofilmAirliftSuspensionReactor,四、获得好氧颗粒污泥的反应器,三种反应器中颗粒污泥的特性,五、影响好氧颗粒化因素,SubstratecompositionOrganicloadingrate2.5to15kgCOD/m3.dHydrodynamicshearforceSettlingtimeHydraulicretentiontimeAerobicstarvationPresenceofcalciumioninfeedIntermittentfeedingstrategyDissolvedoxygen,pHandtemperatureSeedsludgeReactorconfigurationInhibitiontoaerobicgranulation,五、影响好氧颗粒化因素,六、颗粒污泥微生物结构与种群,MicrobialstructureConfocallaser-scanningmicroscopy(CLSM)MicrobialdiversitymolecularbiotechnologyMicrobialdiversityofaerobicgranuleshasbeenstudiedbymolecularbiotechnologyTechniques.Heterotrophic,nitrifying,denitrifying,P-accumulatingbacteria,andglycogen-accumulatingbacteriahavebeenidentifiedinaerobicgranulesdevelopedunderdifferentconditions.Themicrobialdiversityofaerobicgranulesiscloselyrelatedtothecompositionofculturemedia,inwhichtheyaredevelopedandstructureofaerobicgranules.,六、颗粒污泥结构与微生物种群,颗粒主要由细菌组成，含有部分丝状菌。颗粒本身的生物相极其丰富,主要是形态各异的细菌,有球菌、长短不一的杆菌等。在较大的好氧颗粒污泥颗粒表面和周围还存在大量的原生、后生动物,附着生长大量钟虫,如等枝虫等。如：Peng等观察到颗粒污泥主要由杆状细菌组成，其端部朝向颗粒中心，并无丝状菌的存在。Morgenroth等发现好氧颗粒污泥由结合着细菌的酵母构成，构成丝状结构的酵母主要为Geotrichumsp.,七、好氧颗粒化机理,Forbacteriatoformaerobicgranulesanumberofconditionsneedtobemetandthephysical,chemical,andbiologicalforcescontributingtogranulationneedtobeviewedincombination.,七、好氧颗粒化机理,刘雨模型：Step1.Physicalmovementtoinitiatebacterium-tobacteriumconta