【摘要】：活性污泥處理技術(shù)作為一項(xiàng)百年工藝,是現(xiàn)如今城鎮(zhèn)生活污水處理中運(yùn)用最為廣泛的污水處理技術(shù),但由于我國(guó)城鎮(zhèn)生活污水的低碳氮比,以及伴隨污水生物處理大量的剩余污泥難以處理處置等問題的存在,成為了制約其工藝發(fā)展的瓶頸。將剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理作為碳源回用污水處理系統(tǒng)強(qiáng)化污水脫氮效能,在實(shí)現(xiàn)剩余污泥減量化的基礎(chǔ)上對(duì)剩余污泥進(jìn)行資源化利用,符合現(xiàn)階段我國(guó)的水環(huán)境需求。本課題采用濟(jì)南光大水務(wù)一廠的曝氣池回流活性污泥進(jìn)行超聲溶胞預(yù)處理,并對(duì)其進(jìn)行厭氧水解酸化。從污泥液相中污泥溶胞率、污泥溶出基質(zhì)、污泥粒徑等角度出發(fā),考察剩余污泥超聲-水解酸化(Ultrasound-Hydrolysis Acidification,UHA)處理最佳溶胞工況參數(shù)。以模擬生活污水為對(duì)象,將剩余污泥UHA產(chǎn)物作碳源匯入AAO系統(tǒng),探究系統(tǒng)脫氮及污染物去除效能,并通過(guò)SEM、PCR電泳分析等技術(shù)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)微生物群落狀態(tài)及種類角度進(jìn)行機(jī)理分析。主要結(jié)論如下:對(duì)剩余污泥超聲溶胞試驗(yàn)表明,超聲能夠有效的對(duì)污泥細(xì)胞進(jìn)行破碎,進(jìn)而釋放大量的有機(jī)質(zhì)到液相中。不同聲能密度下污泥的SCOD、蛋白質(zhì)及多糖等有機(jī)質(zhì)隨時(shí)間的延續(xù)出現(xiàn)階段性的增長(zhǎng)變化:0~30min內(nèi)的增長(zhǎng)趨勢(shì)為線性增長(zhǎng),30min之后趨勢(shì)變緩。數(shù)據(jù)說(shuō)明超聲預(yù)處理能夠?qū)ξ勰嘈躞w進(jìn)行有效的破壞。通過(guò)對(duì)污泥粒徑的分析,當(dāng)聲能密度作用大于1W/mL時(shí),污泥粒徑在30min內(nèi)由260~300μm降至10~11μm,但隨著時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng),污泥粒徑不在發(fā)生變化,說(shuō)明超聲處理甚于污泥存在一定的限值。為使得污水生物處理中微生物所需求的小分子易降解性碳源,本實(shí)驗(yàn)將超聲處理的污泥分別在室溫25℃條件下進(jìn)行10d的水解酸化發(fā)現(xiàn):揮發(fā)酸積累的最佳時(shí)間均在第7d,不同聲能密度下的(0.50、0.80、1.00、1.60、2.00W/mL)揮發(fā)酸量分別為645、1012、1279、1413mg/L。通過(guò)對(duì)污泥溶出SCOD、污泥粒徑、以及液相中揮發(fā)酸濃度變化進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn):當(dāng)液相中污泥粒徑越小、SCOD濃度越高時(shí),小分子易降解性碳源即揮發(fā)酸的濃度越多。為研究剩余污泥UHA產(chǎn)物的反硝化性能,將其與乙酸鈉作碳源相比較分析UHA產(chǎn)物的反硝化效能發(fā)現(xiàn):由于UHA產(chǎn)物中含有大量的小分子物質(zhì),為反硝化菌提供良好的碳源,有效的強(qiáng)化了反硝化菌的脫氮能力,對(duì)以UHA產(chǎn)物為碳源的反應(yīng)器和以乙酸鈉為碳源的反應(yīng)器進(jìn)行反硝化測(cè)試240min,UHA產(chǎn)物反應(yīng)器的硝酸鹽產(chǎn)量略高于乙酸鈉,UHA產(chǎn)物反硝化速率為751.69mgNO_3-N/(mg MLSS·min)略低于乙酸鈉反應(yīng)器的反硝化速率為868.32mgNO_3-N/(mg MLSS·min),分析原因由于UHA產(chǎn)物內(nèi)存在的蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)為其他異樣菌提供碳源,阻礙了反硝化細(xì)菌的進(jìn)一步強(qiáng)化。將剩余污泥UHA(1.50W/mL,30min,水解酸化7d)處理產(chǎn)物,作為碳源回用于AAO反應(yīng)器,進(jìn)行連續(xù)40d的周期運(yùn)行發(fā)現(xiàn):出水TN、氨氮濃度分別從UHA投加前的14.90mg/L和13.50mg/L降低至5.75mg/L和2.80mg/L,相對(duì)應(yīng)的去除率從62.20%和62.60%提升到了88.93%和89.60%。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)經(jīng)SEM觀察發(fā)現(xiàn),UHA產(chǎn)物投加之后,缺氧區(qū)域桿狀菌數(shù)目分布更加密集;好氧區(qū)域的微生物群落由表面凹陷的球菌變換為較為飽滿的密集球狀菌。采用PCR電泳分析技術(shù)對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)序分析發(fā)現(xiàn):UHA產(chǎn)物的投加對(duì)系統(tǒng)內(nèi)微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響。Betaproteobacteria、Alphaproteobacteria等反硝化菌種隨著UHA產(chǎn)物的投加而增加,強(qiáng)化了污水生物處理的脫氮效能。
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2696474