本文關(guān)鍵詞：高活性硝化污泥的高效富集和生物強(qiáng)化效果研究

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【摘要】：城市污水廠是生活污水和工業(yè)廢水排入自然水體前至關(guān)重要的末端處理環(huán)節(jié),特別是在一些飲用水源地上游的地區(qū),對(duì)其控氮要求更加嚴(yán)格。硝化過程是城市污水廠生物脫氮法(即硝化-反硝化)的第一步,此過程的決定微生物為硝化菌。由于硝化菌具有生長速率低、世代周期長、對(duì)環(huán)境敏感的特點(diǎn),在高濃度氨氮、(亞)硝氮、重金屬、有機(jī)物等條件下,其硝化活性易受抑制,這導(dǎo)致了城鎮(zhèn)污水廠硝化系統(tǒng)存在啟動(dòng)緩慢、易受沖擊、沖擊后恢復(fù)時(shí)間長等問題。當(dāng)污水廠的硝化功能崩潰時(shí),一般采用降低污泥負(fù)荷、延長污泥齡等手段,但需要3~6個(gè)月才能恢復(fù),在恢復(fù)期內(nèi)污水廠排水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。較之一般的廢水處理方法,生物添加法可有針對(duì)地高效去除目標(biāo)污染物及改善污泥性能;添加硝化菌可以快速地提高系統(tǒng)的硝化能力。目前投加的硝化菌劑以市售硝化菌劑為主,其菌種單一、成本高、環(huán)境相容性差,而硝化污泥具有菌種豐富、成本低、相容性好等優(yōu)點(diǎn),但目前需克服富集純度低和富集速度慢等問題。本文對(duì)太湖上游的宜興城市污水廠的硝化系統(tǒng)進(jìn)行了沖擊因素的篩查,針對(duì)不同沖擊因素提出了應(yīng)對(duì)措施。就高氨氮沖擊因素,研究出一套低成本、高效富集硝化污泥的技術(shù)方法,對(duì)膜生物反應(yīng)器(MBR)富集高硝化活性、高純度硝化污泥的關(guān)鍵因素控制、富集效果、連續(xù)產(chǎn)出與添加強(qiáng)化應(yīng)用的可行性進(jìn)行了系統(tǒng)地研究;并通過生物添加試驗(yàn),確立了其作為旁路系統(tǒng)應(yīng)對(duì)市政污水高氨氮沖擊和快速啟動(dòng)的投加方式與方法,分析了添加強(qiáng)化效果和強(qiáng)化前后生物相變化;并與市售硝化菌劑進(jìn)行了硝化強(qiáng)化效果對(duì)比試驗(yàn)。主要結(jié)論如下:(1)宜興城市污水廠硝化系統(tǒng),氨氧化菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)的數(shù)量相當(dāng),Nitrosomonas和Nitrosococcus為系統(tǒng)AOB的優(yōu)勢菌屬,Nitrobacter和Nitrospira為系統(tǒng)NOB的優(yōu)勢菌屬;高濃度易降解有機(jī)物和高濃度氨氮為沖擊因素,有毒有害有機(jī)物和重金屬離子(鋅離子)為其潛在沖擊因素。(2)采用浸沒式好氧MBR富集硝化污泥,在不排泥運(yùn)行81 d時(shí),硝化活性穩(wěn)定在2600 mgN/(L·d)以上,污泥比硝化耗氧速率為43.2 mgO2/g(MLSS)·h-1,高于類似方法富集的文獻(xiàn)報(bào)道水平;富集的硝化污泥中Nitrosomonas為AOB的優(yōu)勢菌屬,Nitrobacter為NOB的優(yōu)勢菌屬,硝化菌數(shù)和比例與市售硝化菌劑相當(dāng),種群豐富度較好。在SRT為20 d運(yùn)行36 d之間,可連續(xù)、穩(wěn)定產(chǎn)出硝化活性在2800 mgN/(L·d)以上、硝化菌數(shù)為3.1×1011cells/L、硝化菌比例為16.3%的硝化污泥,以此水平為污水廠主體硝化工藝更換一次硝化污泥的時(shí)間為8.57 d,明顯優(yōu)于一般方法。(3)篩選填料用以減少有機(jī)碳源消耗,提高硝化菌純度。進(jìn)水氨氮容積負(fù)荷為3.0 kgNH4+-N/(m3·d)、按體積比30%投加PVDF多孔填料環(huán),有利于提高污泥的硝化活性和系統(tǒng)硝化穩(wěn)定性;投加1 g/L粉末活性炭有利于提高污泥的沉降性和富集系統(tǒng)的硝化穩(wěn)定性。各硝化污泥活性的差異可用分?jǐn)?shù)級(jí)動(dòng)力學(xué)方程定量評(píng)價(jià)。(4)應(yīng)用于硝化系統(tǒng)的快速啟動(dòng)時(shí),所富集的高活性硝化污泥按體積比10%、一次性投加,3 d即可實(shí)現(xiàn)處理電廠廢水的間歇曝氣序批式復(fù)合生物膜反應(yīng)器硝化系統(tǒng)的快速、穩(wěn)定啟動(dòng),氨氮去除率可以穩(wěn)定在大于97%的水平至少30 d以上。(5)富集的硝化污泥用于應(yīng)對(duì)城市污水廠的高氨氮沖擊時(shí),按體積比14%、一次性投加、兩次高氨氮沖擊后,強(qiáng)化組氨氮去除率比對(duì)照組分別提高了50.6%和13%,且停止高氨氮沖擊后出水氨氮能迅速達(dá)標(biāo),硝化強(qiáng)化效果和相容性均較好。經(jīng)過強(qiáng)化,系統(tǒng)種群豐富度明顯增加、AOB和NOB均有增多,AOB中的Nitrosomonas和NOB中的Nitrobacter的菌數(shù)顯著增多。強(qiáng)化前后AOB的優(yōu)勢菌屬均為Nitrosomonas和Nitrosococcus,而NOB的優(yōu)勢菌種由Nitrospira變?yōu)镹itrobacter。在與市售菌劑抗高氨氮沖擊對(duì)比試驗(yàn)中,相同投加量下、高氨氮沖擊2 d時(shí),投加硝化污泥組氨氮去除率比投加市售菌劑組高9.6%;市售菌劑三倍投加量時(shí)、高氨氮沖擊2 d時(shí),投加硝化污泥組氨氮去除率比投加市售菌劑組高5.5%。較好的相容性和抗高氨氮沖擊穩(wěn)定性的前提下,投加量遠(yuǎn)小于市政污水處理規(guī)模化應(yīng)用的菌劑。
【關(guān)鍵詞】：硝化 硝化污泥 膜生物反應(yīng)器 硝化菌富集 生物強(qiáng)化
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章：緒論10-21
• 1.1 硝化細(xì)菌及硝化原理概述10-13
• 1.1.1 硝化細(xì)菌分類和特性10-11
• 1.1.2 硝化反應(yīng)原理11-13
• 1.2 膜生物反應(yīng)器（MBR）及其在高氨氮廢水處理方面的應(yīng)用13-15
• 1.2.1 MBR簡介13-14
• 1.2.2 MBR在高氨氮廢水處理中的應(yīng)用14-15
• 1.3 硝化菌富集技術(shù)15-17
• 1.3.1 硝化污泥15-16
• 1.3.2 硝化菌劑16-17
• 1.4 硝化強(qiáng)化技術(shù)17-18
• 1.5 研究目的、研究內(nèi)容和技術(shù)路線18-21
• 1.5.1 研究目的及意義18-19
• 1.5.2 主要研究內(nèi)容19-20
• 1.5.3 技術(shù)路線20-21
• 第2章 污水廠硝化系統(tǒng)沖擊因素篩查與評(píng)價(jià)21-32
• 2.1 宜興城市污水廠概況21-23
• 2.2 分析項(xiàng)目與方法23
• 2.3 污水廠來水的硝化沖擊因素篩查研究23-26
• 2.4 污水廠的運(yùn)行現(xiàn)狀研究26-31
• 2.4.1 常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)的去除26
• 2.4.2 有機(jī)物的去除26-28
• 2.4.3 重金屬的組分與含量變化28-29
• 2.4.4 問題分析與建議29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 高活性硝化污泥的快速富集試驗(yàn)32-51
• 3.1 研究裝置與方法32-36
• 3.1.1 高活性硝化污泥富集裝置32-33
• 3.1.2 高活性硝化污泥富集基質(zhì)與進(jìn)水方式33-34
• 3.1.3 富集填料篩選的試驗(yàn)材料與方法34-36
• 3.2 分析項(xiàng)目與方法36-38
• 3.3 高活性硝化污泥的富集試驗(yàn)結(jié)果與討論38-47
• 3.3.1 富集基質(zhì)氮源和進(jìn)水方式38-39
• 3.3.2 氮組分的變化39-41
• 3.3.3 FA對(duì)高活性硝化污泥富集的影響41-43
• 3.3.4 COD負(fù)荷對(duì)硝化菌生長的影響43
• 3.3.5 不同填料對(duì)硝化污泥富集的影響43-47
• 3.4 長期穩(wěn)定運(yùn)行下的硝化污泥富集與產(chǎn)出效果評(píng)價(jià)47-50
• 3.4.1 高活性硝化污泥富集效果評(píng)價(jià)47-48
• 3.4.2 高活性硝化污泥的連續(xù)產(chǎn)出評(píng)價(jià)與添加應(yīng)用可行性48-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 高活性硝化污泥的硝化強(qiáng)化效果試驗(yàn)51-66
• 4.1 研究裝置與方法51-53
• 4.1.1 強(qiáng)化裝置51-52
• 4.1.2 試驗(yàn)用水52
• 4.1.3 分析項(xiàng)目與方法52-53
• 4.2 高活性硝化污泥的硝化強(qiáng)化效果53-59
• 4.2.1 高氨氮沖擊下城市污水廠的硝化功能恢復(fù)與生物相變化53-57
• 4.2.2 電廠氨站廢水處理裝置的快速啟動(dòng)效果57-59
• 4.3 與市售硝化菌劑處理城市污水的硝化強(qiáng)化效果對(duì)比試驗(yàn)59-64
• 4.3.1 試驗(yàn)裝置59
• 4.3.2 分析項(xiàng)目與方法59
• 4.3.3 普羅生物氨氮菌、EM菌強(qiáng)化試驗(yàn)59-60
• 4.3.4 高活性硝化污泥與碧沃豐BZT?硝化菌劑的強(qiáng)化效果對(duì)比60-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 第5章 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果72-73
• 致謝73

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