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王凯军:从好氧颗粒污泥发展看科研的基因和终极目标是什么?

时间:2019-08-09 17:29

来源:JIEI创新实验室

作者:刘秋琳

好氧颗粒污泥的技术关键

虽然我国也在研究好氧颗粒污泥,却并没能很好掌握颗粒污泥的理论精髓。本次报告之前我特意把30年前与厌氧颗粒污泥相关的资料翻出来看,荷兰当时总结了一些经验。首先,当时荷兰就提出厌氧颗粒化的形成不仅仅限于产甲烷微生物,与甲烷菌相类似的其他缓慢生长微生物中也可发生颗粒化现象;其次,只要采用了合适的反应器并以正确的方式运行,其他生物处理工艺也能形成颗粒污泥,其中升流式污泥床(USB)反应器结构有利于颗粒化过程;同时形成了一些重要的理论指导,如冲洗淘汰理论、“Spaghetti”理论以及动力学下的丝状菌微生物竞争理论等。

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认真分析Mark研究组好氧颗粒污泥理论的形成过程,我们可以得到很多启示。首先,在众多因素中如何识别关键因素?对Mark组的成果研究发现,在他们前期发表的一些论文里主要以剪贴力为主,直到2004年提出了缓慢生长的细菌的观点,同时提出碳、氮、磷的同步去除形成颗粒污泥核心等关键因素后,才进入了正确轨道。他们最终提出了好氧颗粒污泥的“丰盛-饥饿”理论。

好氧颗粒污泥的“丰盛-饥饿”理论:

首先,采用升流式厌氧进水(特点一、二),发展厌氧的聚磷菌使缓慢成长的细菌,形成一个核心(特点三)。厌氧是丰盛阶段,有很多食物,好氧是饥饿阶段;其次是快速沉淀的淘汰方式(特点四)_,有利于好氧颗粒污泥的成长。以上这四点就是Mark好氧颗粒污泥理论的核心,比较这些理论也就不难理解为什么全世界3000多篇文章、300多个研究机构,却只有荷兰人成功了。

在此之前用过很多种方法培养都没有成功,如体外纯氧供氧,加大曝气量的方式等等。成功培养出的好氧颗粒污泥,能够同时取得碳、氮、磷的同步去除。关于这一条,国内外的一些研究者并不掌握。荷兰一家咨询公司到巴西做千赢国际娱乐手机官网,跟巴西工程师交流时听到巴西工程师说他们国家并没有除磷需求,所以要求颗粒污泥工艺不需要设计除磷阶段。由此可见,他们并没有体会到缓慢生长细菌形成了颗粒污泥的核心这一关键环节。以缓慢生长细菌为核心的好氧颗粒污泥形成之后非常稳定,拿出来1-2个月都不会解体。如果以其他方式培养颗粒污泥,不到一个星期污泥就会解体。所以,一个好的理论指导很快发展成功了好氧颗粒污泥。如果说厌氧颗粒污泥是荷兰人发明的是偶然(此前美国McCarty厌氧滤池也实现了颗粒污泥);厌氧氨氧化颗粒的橘红色是天生的荷兰色也是荷兰学者的戏谑之说;那么,好氧颗粒污泥则是历史的必然。可能颗粒污泥真的特别钟爱荷兰人吧。对比荷兰Lettinga教授提出的厌氧颗粒污泥培养的指导原则和荷兰Delft大学Mark教授提出的好氧颗粒污泥“丰盛-饥饿”理论,我们不得不感叹:科学技术也是有基因和传承的。

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总结来看,培养生长缓慢的微生物是核心环节,加上合适的生长形式与正确的运行方式,并借助厌氧升流技术逐步增加负荷,同时增加产生的冲洗淘汰方式,就可以保持厌氧丝状菌的竞争优势。

在文献调研阶段我们非常遗憾的发现,近几年国内与好氧颗粒污泥相关文章,“快速进水”策略、好氧剪切力为主导的好氧颗粒污泥理论至今仍然是国内的主导方法和理论,这可能也是我们没有解决好氧颗粒污泥应用问题的原因所在。

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