【正文】 外文資料翻譯譯文城市污水常溫處理中的新型改良EGSB（膨脹顆粒污泥床）反應(yīng)器的發(fā)展近年來，厭氧處理技術(shù)已經(jīng)成為一項(xiàng)有吸引力的可持續(xù)發(fā)展的污水處理技術(shù)，因?yàn)樗哪苌俣耶a(chǎn)氣量少。特別的，流式厭氧污泥床(UASB)和常規(guī)膨脹顆粒污泥床(EGSB)在城市污水處理中得到了廣泛應(yīng)運(yùn)。通常，EGSB比UASB更能有效去除化學(xué)需氧量（COD），更能有效抵抗有機(jī)負(fù)荷率(OLR)、溫度和pH的變化。然而，由于較高的上升流速和較多的甲烷氣泡，使膨脹顆粒污泥床（EGSB）中的三相分離器中的水的流速很高，這就導(dǎo)致了大量生物質(zhì)的流失,最終廢水中的COD濃度就升高了。所以，有時候不能滿足城市污水處理廠或生物處理系統(tǒng)排放的標(biāo)準(zhǔn)，并導(dǎo)致生物處理系統(tǒng)崩潰。因此,對與EGSB系統(tǒng)來說，城市污水處理中的關(guān)鍵問題是如何控制在高上升流速下的生物量流失。在本文中,提出一種改進(jìn)型的EGSB反應(yīng)器模型，它結(jié)合了EGSB 和UASB兩者的優(yōu)勢。在相同環(huán)境下通過比較，試驗(yàn)性地研究EGSBm和EGSBc兩種反應(yīng)器。在東區(qū)污水處理廠中有一個初級出水沉降池。在對膨脹顆粒污泥床（EGSBm）中水動力特征分析時，進(jìn)行了停留時間分布(RTD)的實(shí)驗(yàn)和Polvmerase連鎖反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，并且應(yīng)用變性梯度凝膠電泳(PCRDGGE)技術(shù)來探索顆粒污泥中微生物的多樣性。常溫厭氧顆粒污泥取自中國無錫市的一家污水處理廠，該廠主要利用全比例內(nèi)循環(huán)生物反應(yīng)器處理酸性廢水。黑色的顆粒污泥有規(guī)則的形狀（φ= 2毫米）和良好的沉降性能。污泥中含有懸浮固體（TSS）（VSS）59克/升。在EGSBm和EGSBc兩種反應(yīng)器中，最初的接種污泥量占有效總量的65%。污水樣本取自上海東區(qū)城市污水處理廠的一個初級沉淀池中。其中包括60%生活污水和40%的工業(yè)廢水。污水的主要指標(biāo)如表1。表1 污水的主要指標(biāo)工業(yè)生產(chǎn)中EGSBm和EGSBc反應(yīng)器的原理圖如圖1。兩個反應(yīng)器都是有機(jī)玻璃制成的,容量為300 升,采用連續(xù)流動模式。在EGSBc中,配水系統(tǒng)在反應(yīng)器的底部，進(jìn)水和污水一起進(jìn)入循環(huán)。在EGSBm中,其混合液體通過循環(huán)泵和進(jìn)水一起進(jìn)入循環(huán)。EGSBm配水系統(tǒng)包括一個5升的水箱和4根聚氯乙烯管（ PVC ）。水箱置于反應(yīng)器的頂部,管子延伸到反應(yīng)器的底部。在東區(qū)污水處理廠這兩種類型反應(yīng)器都有，它們表現(xiàn)可以相媲美。圖1 EGSBc和EGSBm反應(yīng)器的原理圖在EGSBm反應(yīng)器中，含顆粒污泥的混合液大約在反應(yīng)器的中部通過循環(huán)泵進(jìn)入循環(huán)，同位于反應(yīng)器頂部的進(jìn)水很好的混合。由于混合液受重力的影響，沿分布管道進(jìn)而進(jìn)入底部的反應(yīng)堆。在底部的反應(yīng)區(qū)域內(nèi),復(fù)合液進(jìn)一步混合了局部液體，水中有機(jī)物在高濃度的顆粒污泥中被有效地分解。廢水向上循環(huán)，達(dá)到中間的流動循環(huán)管,很大一部分是被吸進(jìn)管孔并通過水泵循環(huán)至反應(yīng)器頂部的水箱中，同時一小部分繼續(xù)向上流動達(dá)到進(jìn)一步分解。然后，向上流動的部分會進(jìn)入三相分離器，在這里氣體、水、顆粒狀污泥會被分開。在分離后,顆粒污泥經(jīng)過處理還能循環(huán)利用到上層反應(yīng)室中去。在這兩個試驗(yàn)性反應(yīng)器成功開動起來，反應(yīng)達(dá)到了穩(wěn)定的狀態(tài)后,它們還得在常溫下連續(xù)運(yùn)行165 天?；诜€(wěn)態(tài)條件下，總的反應(yīng)過程分為十個階段。每個階段具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在表2中有詳細(xì)說明。表2 各反應(yīng)階段的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)R：循環(huán)比例在每個反應(yīng)階段，通過去除COD，CODfilt和SS的效率來評價EGSBc和EGSBm兩者的總體性能。CODfilt表示經(jīng)過定性濾紙后污水中的COD濃度。COD和CODfilt的濃度可以經(jīng)重鉻酸鉀溶液檢測出來，而SS的濃度是通過過濾，干燥，然后稱水樣本檢測出來。在第4和第10個運(yùn)行階段結(jié)束后，從EGSBm反應(yīng)器的四個不同反應(yīng)區(qū)取顆粒污泥樣本，并在圖1中標(biāo)明A、B、C、D。A、B、C、,。從顆粒污泥中提取DNA后，16S核糖體RNA基因的特定區(qū)域經(jīng)過聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）被放大，進(jìn)而用來克隆和排序。然后，使用變形梯度凝膠電泳（EGGB）分離聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）的產(chǎn)物。已經(jīng)分化的菌株再經(jīng)過培養(yǎng)，使菌株數(shù)量達(dá)到所需的測量水平。在預(yù)選的反應(yīng)時間中，使用激光粒度儀（LS230，美國貝克曼庫爾特）。有一種利用鋰離子（Li+）的脈沖追蹤儀，可以通過鋰離子反應(yīng)器中不同區(qū)域內(nèi)停留的時間來分析水動力特性。在每一次試驗(yàn)中，通過脈沖注射器向進(jìn)水中注入10mL濃度為10mg/L鋰離子溶液，運(yùn)用電感耦合等離子ICP/脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽AES外加鉑金埃爾默奧普瑪2100等離子發(fā)射光譜儀對污水中鋰離子的濃度進(jìn)行周期性檢測。2 結(jié)果和討論1）上升流速（Vup）的影響。對于EGSBc和EGSBm兩種反應(yīng)器，上升流速對污水中COD和CODfilt濃度的影響在圖2中有說明。結(jié)果表明在EGSBm和EGSBc兩種污水中，(階段3)（階段5），（階段1）（階段5）.兩種反應(yīng)器污水中COD濃度和CODfilt濃度變化趨勢大致相同。在較高的上升流速下，通過比較兩者污水中COD的濃度，顯而易見，EGSBm比EGSBc具有更好的性能和恢復(fù)效果。當(dāng)上升流速從2米/小時（階段1）。從中我們看出在相同流速下，EGSBm比EGSBc更容易造成生物量的流失。因此，EGSBm具有較好的恢復(fù)能力是因?yàn)槠涓呶勰酀舛鹊谋３帜芰?。圖2 上升流速對EGSBc和EGSBm兩種反應(yīng)器中污水中COD和CODfilt濃度的影響2)水力停留時間的影響。水力停留時間對EGSBm和EGSBc兩種反應(yīng)器中污水中COD和CODfilt濃度的影響可以在圖3中看出來。結(jié)果顯示，在EGSBm反應(yīng)器中，當(dāng)水力停留時間從6降為2小時時，（階段1）（階段7）。當(dāng)水力停留時間降為1小時后，EGSBm和EGSBc兩者中COD和CODfilt濃度都有上升趨勢。但是，EGSBm有更好的基質(zhì)清除效果，主要是因?yàn)樗哂懈倪M(jìn)了的水循環(huán)結(jié)構(gòu)。在EGSBm和EGSBc兩種反應(yīng)器中，揮發(fā)性脂肪酸的平均濃度分別從28和31克/升（階段6，水力停留時間4小時）上升為42和65克/升（階段7，水力停留時間2小時）。這就意味著在低水力停留時間內(nèi)，EGSBm比EGSBc更能有效利用揮發(fā)性脂肪酸來產(chǎn)生甲烷氣體。圖3水力停留時間對EGSBm和EGSBc兩種反應(yīng)器中污水中COD和CODfilt濃度的影響3）有機(jī)負(fù)載率的影響。在兩種反應(yīng)器中，有機(jī)負(fù)載率對COD和CODfilt濃度的影響如圖4。（階段8）（立方米*天）（階段9），EGSBm反應(yīng)器能維持它的處理效率不變，而EGSBc則發(fā)生不同程度的變化。（階段9）（立方米*天）時，在階段10的初期兩種反應(yīng)器中COD和CODfilt濃度都有明顯提高。隨后，EGSBm恢復(fù)到最初有機(jī)去除效率需用10天時間，而EGSBc反應(yīng)器在20天后任然沒能達(dá)到最初的有機(jī)物去除率水平。顯而易見，EGSBm更能有效抵抗有機(jī)載荷的變化。圖4有機(jī)負(fù)載率對EGSBm和EGSBc兩種反應(yīng)器中污水中COD和CODfilt濃度的影響總的來講，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件發(fā)生變化時，EGSBm反應(yīng)器中COD，CODfilt和SS濃度比EGSBc中的濃度要低得多。即使SS濃度會隨上升流速的升高而升高，但EGSBm比EGSBc的生物量流失少。，EGSBm反應(yīng)器中污水COD含量幾乎不變。這幅變形梯度凝膠電泳剖面圖顯示的是從EGSBm反應(yīng)器中提取的75天和165天顆粒污泥樣本中912DNA片段。相比之下，我們可以從處理酸性污水的最初的接種污泥中提取第15號DNA片段。這些DNA片段分布在16S核糖核酸RNA的V3區(qū)段內(nèi)，每個基因片段代表一種微生物種類。圖5顆粒污泥樣本的變形梯度凝膠電泳（DGGE）剖面圖比較了不同污泥樣品的變形梯度凝膠電泳（DGGE）剖面圖，結(jié)果表明,帶10的接種污泥也存在于第75 天和第165 天 EGSBm污泥樣品中,而其他的9個頻段內(nèi)的接種污泥很少見。相反,在EGSBm顆粒污泥的樣品中出現(xiàn)了一些新的頻段。頻段的強(qiáng)度隨不同的運(yùn)行階段和反應(yīng)區(qū)域而變化。然而,微生物物種的數(shù)量在整個反應(yīng)階段和反應(yīng)區(qū)域內(nèi)并沒發(fā)生明顯變化。由于環(huán)境的變化,譬如循環(huán)比率,水力停留時間（HRT），有機(jī)負(fù)載率（OLR）和進(jìn)水質(zhì)量，微生物會選擇性地形成穩(wěn)定的微生物群落，通過競爭來有效地降解有機(jī)污染物。在EGSBm反應(yīng)器運(yùn)行1,45,76和110天，分別檢測A、B、C、D四個區(qū)域內(nèi)顆粒污泥直徑的變化。記錄數(shù)據(jù)如圖6。在第1天。在第45和76天。在第110天，顆粒污泥的直徑逐漸地變大。從中我們看到顆粒污泥在EGSBm中最初是分散的,隨著反應(yīng)條件的變化逐步聚集為厭氧微生物菌落。圖6不同反應(yīng)階段顆粒污泥直徑的變化 水動力特性當(dāng)進(jìn)水向上流動通過顆粒污泥床時，它將和該區(qū)域內(nèi)污水混合（或分散到污水中）。因此，對于理想的塞式流動應(yīng)分散考慮，如下面所表達(dá)的停留時間分布（RTD）模型：在公式中，D/UL表示無量綱的離散量，D表示擴(kuò)散系數(shù)（平方米/小時），U表示上升流速Vup（米/小時），L代表反應(yīng)器的長度（米）。對于理想的塞式流動反應(yīng)器，D/U