王永磊 王學(xué)琳 呂守維 王 尚 劉永劍# 于博文 劉 碩

(1.山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101；2.新泰市自來(lái)水有限公司，山東 泰安 271000；3.水發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250100)

隨著城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，污水處理的主要方向由去除污水中有機(jī)污染物逐步轉(zhuǎn)化為污水的脫氮除磷。目前許多城鎮(zhèn)污水處理廠由于碳氮比(C/N)低、碳源不足導(dǎo)致脫氮效率低下[1-2]。傳統(tǒng)活性污泥法在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生大量活性污泥[3]，經(jīng)初步估算，2020年中國(guó)剩余污泥產(chǎn)量將達(dá)到6 000萬(wàn)t[4]，因此開(kāi)發(fā)脫氮與污泥減量耦合的新型污水處理工藝已迫在眉睫。

生物膜法不僅可以實(shí)現(xiàn)污泥的原位減量，而且可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化，提高生物脫氮效率。ZHANG等[5]由聚甲基丙烯酸甲酯制成序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR)，通過(guò)接種普通硝化活性污泥處理低C/N生活污水，SBBR系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的脫氮性能；MIAO等[6]將填料裝填比為10%(體積分?jǐn)?shù)，下同)的載體加入到厭氧序批示生物膜反應(yīng)器(ASBBR)中，采用高濃度亞硝酸鹽和氨氮的人工合成廢水作為ASBBR的進(jìn)水，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)生長(zhǎng)高豐度厭氧氨氧化菌，具有很高的底物親和力，十分適合處理滲濾液等高濃度污水；聶澤兵等[7]用邊長(zhǎng)分別為1.0、1.5、2.0 cm的立方體海綿塊作為SBBR填料，發(fā)現(xiàn)投加邊長(zhǎng)為1.5 cm填料的反應(yīng)器能更有效地去除TN，且填料上的生物膜最穩(wěn)定，活性最好；ZHENG等[8]采用填充纖維載體的SBBR處理海水養(yǎng)殖廢水，通過(guò)研究生物膜性能、微生物活性和微生物群落的影響，發(fā)現(xiàn)低質(zhì)量濃度(小于6 mg/L)的金霉素(CTC)對(duì)SBBR影響不明顯，而高濃度CTC對(duì)生物膜的脫氮有抑制作用。

目前對(duì)生物膜的研究集中在單一的載體上，且大多是僅針對(duì)脫氮效果的研究，缺少對(duì)脫氮耦合污泥減量效果的研究，對(duì)復(fù)合填料的研究更是有所欠缺，缺乏生物膜工藝脫氮與污泥減量的運(yùn)行參數(shù)。因此，本研究分別以硬性多孔聚乙烯單一填料和填充聚氨酯海綿及纖維球的多孔球形聚丙烯復(fù)合填料為生物膜載體，構(gòu)建了兩個(gè)SBBR污泥原位減量系統(tǒng)，分別記為PP-SBBR、PPS-SBBR系統(tǒng)，并與不添加填料的序批式活性污泥反應(yīng)器(SBR)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)照，以溶解氧(DO)濃度、系統(tǒng)運(yùn)行溫度和水力停留時(shí)間(HRT)為控制參數(shù)[9]，研究3個(gè)系統(tǒng)在不同工況下污泥原位減量效果和氨氮、TN去除效率，選出最佳污泥減量操作條件，以期為生物膜工藝中填料選擇、水處理工藝的提標(biāo)改造等后續(xù)研究提供參考。

1 試驗(yàn)裝置與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)使用的反應(yīng)器為圓柱形，有效容積約為12 L(內(nèi)徑約20 cm，高約50 cm)。兩個(gè)SBBR系統(tǒng)中填料裝填比均為55%，設(shè)置不投加填料的SBR系統(tǒng)作為空白對(duì)照。多孔球形聚丙烯填料為直徑8 cm的球體，每個(gè)球體填充兩個(gè)直徑25 mm的纖維球和一個(gè)邊長(zhǎng)25 mm的聚氨酯海綿立方塊，孔隙率為85%；多孔聚乙烯填料為多面柱，直徑約40 mm，高度約50 mm，填料外觀見(jiàn)圖1。

圖1 填料外觀Fig.1 Appearance of fillers

反應(yīng)器通過(guò)蠕動(dòng)泵進(jìn)水，進(jìn)水流量為0.1 L/min，進(jìn)水時(shí)間為30 min，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)控制運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行結(jié)束后按0.1 L/min流量排水30 min。反應(yīng)器裝有曝氣器和溫控器用于控制反應(yīng)器DO和運(yùn)行溫度。

1.2 接種污泥與試驗(yàn)用水

試驗(yàn)接種污泥為濟(jì)南某污水處理廠的回流污泥，試驗(yàn)用水為模仿校園內(nèi)中水站的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行的人工配水。配水成分為：酯酸鈉0.51 mg/mL，NH4Cl 0.153 mg/mL，MgSO40.09 mg/mL，CaCl20.014 mg/mL，Na2HPO40.046 mg/mL，酵母浸膏0.01 mg/mL以及0.3 mL/L的微量元素溶液。微量元素溶液成分為：ZnSO4·7H2O 0.12 mg/mL，乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)10 mg/mL，CuSO4·5H2O 0.03 mg/mL，MnCl2·4H2O 0.12 mg/mL，KI 0.18 mg/mL，Na2MoO40.06 mg/mL，H3BO30.15 mg/mL，F(xiàn)eSO4·7H2O 1.54 mg/mL，CoCl2·6H2O 0.15 mg/mL。試驗(yàn)用水氨氮為(40.00±0.05)mg/L，TN為(55.50±0.05) mg/L，COD為(200±5) mg/L。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為考察DO、溫度和HRT對(duì)PP-SBBR、PPS-SBBR、SBR系統(tǒng)污泥減量效果和氨氮、TN去除效率的影響，設(shè)計(jì)單因素影響試驗(yàn)?？疾霥O的影響時(shí)，控制反應(yīng)器溫度為25 ℃，HRT為12 h，通過(guò)曝氣器調(diào)節(jié)DO分別為2～3、4～5、6～7 mg/L保持穩(wěn)定運(yùn)行；考察溫度的影響時(shí)，控制反應(yīng)器DO在4～5 mg/L，HRT為12 h，通過(guò)溫控器調(diào)節(jié)溫度分別為20、25、30 ℃保持穩(wěn)定運(yùn)行；考察HRT的影響時(shí)，控制反應(yīng)器DO在4～5 mg/L，溫度為25 ℃，控制HRT分別為6、8、12 h保持穩(wěn)定運(yùn)行，每個(gè)工況穩(wěn)定運(yùn)行15 d，試驗(yàn)完成后，更換填料及接種污泥進(jìn)行下個(gè)工況的試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中每天測(cè)定反應(yīng)器內(nèi)水質(zhì)參數(shù)。

TN采用堿性過(guò)硫酸鉀消解—紫外分光光度法測(cè)定；氨氮采用納氏試劑分光光度法測(cè)定；DO采用DO測(cè)定儀測(cè)定；COD采用重鉻酸鉀法測(cè)定；混合液懸浮固體濃度(MLSS)采用濾紙稱重法測(cè)定。

根據(jù)式(1)計(jì)算剩余污泥表觀產(chǎn)率：

(1)

式中：Yobs為剩余污泥表觀產(chǎn)率，g/g；ΔcMLSS為每種工況運(yùn)行前后反應(yīng)器中MLSS質(zhì)量濃度變化，g/L；Pi為第i天反應(yīng)器剩余污泥產(chǎn)量，用出水MLSS質(zhì)量濃度表征，g/L；∑Pi為系統(tǒng)累積污泥產(chǎn)量，g/L；ci、ci’分別為運(yùn)行第i天進(jìn)出水COD質(zhì)量濃度，g/L。Yobs越小，表示單位COD去除量下的剩余污泥產(chǎn)生量越小，可以通過(guò)Yobs、∑Pi兩個(gè)參數(shù)綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)污泥減量效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 DO的影響

2.1.1 DO對(duì)污泥減量效果的影響

不同DO下PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)Yobs計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。當(dāng)DO為2～3 mg/L時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR、SBR系統(tǒng)的平均Yobs分別為0.27、0.39、0.44 g/g；當(dāng)DO為4～5 mg/L時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR、SBR系統(tǒng)的平均Yobs分別為0.22、0.31、0.46 g/g；當(dāng)DO為6～7 mg/L時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR、SBR系統(tǒng)的平均Yobs分別為0.21、0.28、0.59 g/g。不同DO水平下，3個(gè)系統(tǒng)污泥減量效果均為PPS-SBBR>PP-SBBR>SBR。

表1 不同DO下PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)的YobsTable 1 Yobs of PPS-SBBR,PP-SBBR and SBR systems under different DO g/g

以DO為控制因素時(shí)，PPS-SBBR系統(tǒng)在DO為6～7 mg/L時(shí)的Yobs最低(0.21 g/g)，比PP-SBBR系統(tǒng)的最低Yobs(0.28 g/g)小25.0%，比SBR系統(tǒng)的最低Yobs(0.44 g/g)小52.3%；PPS-SBBR、PP-SBBR系統(tǒng)中，Yobs均隨著DO濃度升高呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明提高DO可以提升系統(tǒng)污泥原位減量效果，這與ABBASSI等[10]的研究結(jié)果相同。本試驗(yàn)中PPS-SBBR、PP-SBBR系統(tǒng)在DO為6～7 mg/L時(shí)累積污泥產(chǎn)量分別從0.974、1.034 g/L降低至0.806、0.866 g/L，減幅分別為17.2%、16.2%，但Yobs比DO為4～5 mg/L時(shí)僅降低了4.5%、9.7%，且系統(tǒng)能耗大幅增加。

2.1.2 DO對(duì)于氨氮、TN去除效果的影響

不同DO下PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)的氨氮、TN去除效果見(jiàn)圖2。

從圖2可以看出，隨著DO質(zhì)量濃度從2～3 mg/L提高到4～5 mg/L，PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)平均出水氨氮分別從2.69、3.19、4.70降至0.56、0.88、2.56 mg/L，平均出水TN分別從5.53、7.70、8.09 mg/L下降至4.97、7.63、7.57 mg/L，其中PPS-SBBR系統(tǒng)下降趨勢(shì)最為明顯。分析原因，DO為2～3 mg/L時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)生物膜不成熟，氨氮主要依靠填料和污泥的吸附作用去除，因此去除效率低下，出水氨氮、TN濃度較高。隨著DO質(zhì)量濃度升高到4～5 mg/L，填料生物膜由外而內(nèi)形成了好氧、缺氧、厭氧的微環(huán)境，在生物膜內(nèi)部出現(xiàn)了同步硝化反硝化現(xiàn)象，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的反硝化性能，從而強(qiáng)化了生物脫氮效果[11]。當(dāng)DO質(zhì)量濃度進(jìn)一步提高到6～7 mg/L時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)平均出水氨氮分別為0.76、0.59、2.76 mg/L，平均出水TN分別為5.53、7.83、8.13 mg/L，總體來(lái)看，3個(gè)系統(tǒng)氨氮、TN去除效率均有所下降，這可能是因?yàn)榘钡镄躞w內(nèi)的微環(huán)境傾向于好氧狀態(tài)，不利于缺氧區(qū)的形成，同時(shí)碳源過(guò)度消耗導(dǎo)致反硝化能力降低，脫氮效果變差。

圖2 不同DO下PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)氨氮、TN去除效果Fig.2 Ammonia nitrogen,TN removal effect of PPS-SBBR,PP-SBBR and SBR systems under different DO

PPS-SBBR、PP-SBBR、SBR系統(tǒng)均在DO為4～5 mg/L時(shí)氨氮、TN去除效果最好，此時(shí)PPS-SBBR系統(tǒng)氨氮、TN平均去除率分別為98.15%、87.97%；PP-SBBR系統(tǒng)氨氮、TN平均去除率分別為97.52%、80.43%；SBR系統(tǒng)氨氮、TN平均去除率分別為91.37%、81.06%。與PP-SBBR、SBR系統(tǒng)相比，PPS-SBBR系統(tǒng)表現(xiàn)出更優(yōu)異的氨氮、TN去除效果。

綜合考慮污泥減量效果、脫氮效果及系統(tǒng)能耗等因素，認(rèn)為DO為4～5 mg/L是PPS-SBBR、PP-SBBR系統(tǒng)運(yùn)行的最佳DO水平。

2.2 溫度的影響

2.2.1 溫度對(duì)污泥減量效果的影響

不同溫度下PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)Yobs計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。溫度為20 ℃時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR、SBR系統(tǒng)的平均Yobs為0.21、0.39、0.49 g/g；溫度為25 ℃時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR、SBR系統(tǒng)的平均Yobs分別為0.22、0.31、0.35 g/g；溫度為30℃時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR、SBR系統(tǒng)的平均Yobs分別為0.27、0.29、0.70 g/g?？梢?jiàn)，不同溫度下3個(gè)系統(tǒng)污泥減量效果均為PPS-SBBR>PP-SBBR>SBR。

表2 不同溫度下PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)的YobsTable 2 Yobs of PPS-SBBR,PP-SBBR and SBR systems at different temperatures g/g

對(duì)污泥減量效果最好的PPS-SBBR系統(tǒng)進(jìn)行深入分析，PPS-SBBR系統(tǒng)在3個(gè)工況溫度下均具有較好的污泥減量效果。LI等[12]認(rèn)為，在一定條件下污泥減量效果與溫度呈正相關(guān)，中高溫度下污泥減量效果比常溫效果好。本研究中PPS-SBBR系統(tǒng)25 ℃時(shí)的累積污泥產(chǎn)量為0.602 g/L，20 ℃時(shí)為0.746 g/L，剩余污泥累積減量效果提高19.3%。然而隨著溫度升高到30 ℃，PPS-SBBR系統(tǒng)Yobs增至0.27 g/g，與25 ℃相比增加22.7%，累積污泥產(chǎn)量增至0.834 g/L，與25 ℃時(shí)相比增加38.5%，并且這一過(guò)程增加了能耗，因此20～25 ℃是PPS-SBBR系統(tǒng)污泥減量的適宜工況，可能是因?yàn)?0～25 ℃時(shí)系統(tǒng)內(nèi)填料表面形成的微生物種群豐富，有穩(wěn)定的食物鏈，微生物吞食細(xì)菌能力強(qiáng)，因此污泥減量效果較好。

2.2.2 溫度對(duì)氨氮、TN去除效果的影響

不同溫度下PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)的氨氮、TN去除效果見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出，當(dāng)溫度為20 ℃時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)平均出水氨氮為1.33、0.87、1.38 mg/L，平均出水TN為7.27、8.09、9.09 mg/L；當(dāng)溫度為25 ℃時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)平均出水氨氮為0.56、0.74、1.37 mg/L，平均出水TN為4.97、7.63、8.63 mg/L；當(dāng)溫度為30 ℃時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)平均出水氨氮為1.18、2.47、2.95 mg/L，平均出水TN為9.25、10.92、11.93 mg/L。比較發(fā)現(xiàn)，25 ℃時(shí)3個(gè)系統(tǒng)對(duì)氨氮、TN的去除效果均為最好，其中PPS-SBBR系統(tǒng)氨氮、TN平均去除率分別為95.01%、87.97%；PP-SBBR系統(tǒng)氨氮、TN平均去除率分別為96.28%、80.43%；SBR系統(tǒng)氨氮、TN平均去除率分別為95.07%、78.43%。PPS-SBBR、PP-SBBR系統(tǒng)脫氮效果總體優(yōu)于SBR系統(tǒng)，分析原因，25 ℃下PPS-SBBR、PP-SBBR系統(tǒng)填料表面形成的微生物群落豐富，填料上附著的微生物數(shù)量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)活性污泥，填料可以將微生物種類穩(wěn)定下來(lái)，形成穩(wěn)定的食物鏈，從而強(qiáng)化了脫氮性能。隨著溫度繼續(xù)升高，出水氨氮、TN出現(xiàn)波動(dòng)，且去除率有所下降，分析認(rèn)為是酶活性因溫度過(guò)高而降低甚至失活，硝化菌催化氧化底物的能力也會(huì)隨之降低，由此可見(jiàn)硝化反應(yīng)受溫度的影響比較明顯，且溫度對(duì)TN去除率影響更大。

圖3 不同溫度下PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)氨氮、TN去除效果Fig.3 Ammonia nitrogen and TN removal effect of PPS-SBBR,PP-SBBR and SBR systems at different temperatures

綜合污泥減量與脫氮效果，認(rèn)為25 ℃是PPS-SBBR、PP-SBBR系統(tǒng)的最佳運(yùn)行溫度。

2.3 HRT的影響

2.3.1 HRT對(duì)污泥減量效果的影響

不同HRT下PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)Yobs計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。當(dāng)HRT為6 h時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR、SBR的平均Yobs分別為0.27、0.28、0.31 g/g；當(dāng)HRT為8 h時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR、SBR的平均Yobs分別為0.22、0.31、0.29 g/g；當(dāng)HRT為12 h時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR、SBR的平均Yobs分別為0.21、0.27、0.36 g/g。不同HRT水平下，3個(gè)系統(tǒng)污泥減量效果均為PPS-SBBR>PP-SBBR>SBR，PPS-SBBR系統(tǒng)均表現(xiàn)出更好的污泥減量效果。其中，在HRT=12 h時(shí)PPS-SBBR系統(tǒng)的Yobs最低(0.21 g/g)，較HRT為6、8 h的Yobs分別低22.2%、4.5%。延長(zhǎng)HRT可以有效地減少剩余污泥的產(chǎn)生，SODHI等[13]研究發(fā)現(xiàn)提高HRT可以減少污泥產(chǎn)量，CHENG等[14]認(rèn)為HRT延長(zhǎng)有利于細(xì)菌構(gòu)成的生物膜的生長(zhǎng)從而減少污泥產(chǎn)生，使Yobs得到有效降低。HRT對(duì)SBR及PP-SBBR系統(tǒng)污泥減量影響不明顯，可能與SBR系統(tǒng)內(nèi)無(wú)填料生成生物膜及PP-SBBR系統(tǒng)填料形成的生物膜不牢固有關(guān)。

表3 不同HRT下PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)的YobsTable 3 Yobs of PPS-SBBR,PP-SBBR and SBR systems under different HRT g/g

2.3.2 HRT對(duì)氨氮、TN去除效果的影響

不同HRT下PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)的氨氮、TN去除效果見(jiàn)圖4。

圖4 不同HRT下 PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)氨氮、TN去除效果Fig.4 Ammonia nitrogen and TN removal effect of PPS-SBBR,PP-SBBR and SBR systems under different HRT

當(dāng)HRT=6 h時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)平均出水氨氮分別為0.86、0.90、1.70 mg/L，平均出水TN分別為8.40、10.34、11.74 mg/L；當(dāng)HRT=8 h時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)平均出水氨氮分別為0.97、1.04、1.70 mg/L，平均出水TN分別為5.46、6.78、8.18 mg/L；當(dāng)HRT=12 h時(shí)，PPS-SBBR、PP-SBBR和SBR系統(tǒng)平均出水氨氮分別為0.56、0.88、1.68 mg/L，平均出水TN分別為4.97、7.63、9.03 mg/L。

3個(gè)系統(tǒng)均表現(xiàn)出較好的氨氮、TN去除效果，出水氨氮、TN均能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)(TN≤15 mg/L，氨氮≤5 mg/L)。PPS-SBBR、PP-SBBR系統(tǒng)在HRT=12 h時(shí)氨氮脫除效果最好，這是因?yàn)镠RT的增大延長(zhǎng)了系統(tǒng)的污泥齡，使反應(yīng)器內(nèi)存活更多世代期長(zhǎng)的硝化菌，增強(qiáng)了系統(tǒng)的硝化能力[15]。此外，HRT的增大有利于污水與硝化菌充分接觸，使硝化反應(yīng)進(jìn)行得更為徹底，從而有效促進(jìn)了氨氮的去除。相同工況下，PPS-SBBR系統(tǒng)對(duì)氨氮、TN的去除效果優(yōu)于PP-SBBR和SBR系統(tǒng)，HRT=12 h時(shí)PPS-SBBR系統(tǒng)對(duì)氨氮、TN的平均去除率分別為98.15%、87.97%，比PP-SBBR系統(tǒng)氨氮、TN平均去除率分別高出0.64百分點(diǎn)、7.54百分點(diǎn)，比SBR系統(tǒng)氨氮、TN平均去除率分別高出4.36百分點(diǎn)、11.26百分點(diǎn)。

總體而言，延長(zhǎng)HRT有助于提升PPS-SBBR、PP-SBBR系統(tǒng)的污泥減量與脫氮效果，HRT=12 h是PPS-SBBR、PP-SBBR系統(tǒng)較適宜的運(yùn)行工況。

2.4 生物膜微生物分析

溫度會(huì)對(duì)生物膜微生物群落結(jié)構(gòu)和豐富度產(chǎn)生影響，從而影響污泥減量效果和剩余污泥產(chǎn)量。微生物的自身新陳代謝效率和自身氧化速率會(huì)隨系統(tǒng)溫度的上升而提高。一般25 ℃左右為原生、后生動(dòng)物生存的最適宜溫度，原生、后生動(dòng)物對(duì)細(xì)菌的捕食能力在這個(gè)溫度下相對(duì)較強(qiáng)。分別從PPS-SBBR和PP-SBBR系統(tǒng)生物膜表面選取污泥樣品，通過(guò)顯微鏡觀察不同溫度下PPS-SBBR和PP-SBBR系統(tǒng)中原生、后生動(dòng)物的演化。觀察結(jié)果表明，PPS-SBBR在20 ℃時(shí)生物膜表面可觀察到與污泥解體有關(guān)的孢子蟲(chóng)屬和蚜蟲(chóng)屬，而PP-SBBR生物膜在20 ℃時(shí)只能觀察到螺口蟲(chóng)屬。當(dāng)溫度升高到25 ℃時(shí)，PPS-SBBR生物膜上出現(xiàn)了肉眼可見(jiàn)的水蚯蚓，水蚯蚓是一種能夠促進(jìn)污泥原位減量的微型動(dòng)物[16]，而PP-SBBR在25 ℃時(shí)只能發(fā)現(xiàn)貝氏硫菌屬等?？傮w看來(lái)，25 ℃下PPS-SBBR和PP-SBBR系統(tǒng)中原生動(dòng)物和后生動(dòng)物種類更加豐富，尤其是PPS-SBBR系統(tǒng)中形成了比較穩(wěn)定的微生物種群結(jié)構(gòu)，豐富的微型動(dòng)物會(huì)以微生物為食，從而強(qiáng)化污泥原位減量效果。因此當(dāng)溫度在25 ℃時(shí)，較多的微生物種類及較長(zhǎng)的食物鏈提升了PPS-SBBR和PP-SBBR系統(tǒng)的污泥減量效果。

采用激光粒度分析儀測(cè)量污泥粒徑，分析PPS-SBBR和PP-SBBR系統(tǒng)中填料不同區(qū)域生物膜形態(tài)的差異。測(cè)量結(jié)果表明，PPS-SBBR系統(tǒng)填料表面污泥平均粒徑為95.28 μm，填料內(nèi)部污泥粒徑在87.54～90.01 μm，PP-SBBR系統(tǒng)填料表面污泥平均粒徑為142.60 μm，內(nèi)部及底部污泥平均粒徑分別為86.59、95.37 μm，相比而言，PPS-SBBR系統(tǒng)污泥粒徑小于PP-SBBR系統(tǒng)，說(shuō)明PPS-SBBR系統(tǒng)填料生物膜比PP-SBBR系統(tǒng)具有更好的水解和溶解效率[17]，因此其原位污泥減量效果更好。朱佳等[18]研究發(fā)現(xiàn)微生物強(qiáng)化污泥減量技術(shù)是通過(guò)強(qiáng)化污泥溶胞和隱性增長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于PPS-SBBR系統(tǒng)，從填料表面到內(nèi)部污泥的平均粒徑減小緩慢，而PP-SBBR系統(tǒng)污泥粒徑變化較快，這種緩慢的污泥粒徑變化有助于生物膜的水解和細(xì)胞降解，能夠促進(jìn)污泥的原位減量。

3 結(jié) 論

(1) PPS-SBBR、PP-SBBR系統(tǒng)與SBR系統(tǒng)相比均具有更好的原位污泥減量效果，最適宜運(yùn)行工況條件均為DO 4～5 mg/L，溫度 25 ℃，HRT 12 h。在此工況條件下，PPS-SBBR、PP-SBBR系統(tǒng)出水氨氮、TN均可達(dá)到GB 18918—2002的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

(2) 生物群落結(jié)構(gòu)觀察表明，PPS-SBBR系統(tǒng)的填料比PP-SBR系統(tǒng)具有更優(yōu)越的微生物生存環(huán)境，生長(zhǎng)著豐富的微生物群落，且PPS-SBBR系統(tǒng)填料中污泥粒徑結(jié)構(gòu)有助于生物膜的水解和細(xì)胞降解，具有更佳的污泥減量效果。