發(fā)布時間：2020-04-02 05:18

【摘要】： 好氧顆粒污泥是微生物在特定的環(huán)境下自發(fā)凝聚、增值而形成的結(jié)構(gòu)緊密、沉降性良好、生物活性高的生物顆粒。由于其粒徑較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,液相中的氧氣和基質(zhì)向顆粒內(nèi)部傳遞時存在較大的阻力,在單一的顆粒內(nèi)部會同時形成多種氧環(huán)境和營養(yǎng)環(huán)境,為多種微生物提供了良好的生長條件,因而具有多種代謝形式,是實現(xiàn)廢水中生物營養(yǎng)物質(zhì)一體化處理的理想主體。本文在總結(jié)前期好氧顆粒污泥培養(yǎng)研究的基礎(chǔ)上,考察了不同的接種污泥以及二價鎂離子等對好氧顆粒污泥快速形成的影響,完成了好氧顆粒污泥SBR反應(yīng)器的啟動。重點研究了以培養(yǎng)成功的好氧顆粒污泥為對象,分別實現(xiàn)同步硝化反硝化脫氮和同步脫氮除磷的特性和性能,初步分析了其實現(xiàn)生物營養(yǎng)物去除的機理,并討論了各工藝運行參數(shù)的變化對好氧顆粒污泥SBR系統(tǒng)的影響。 借鑒前期利用普通活性污泥培養(yǎng)具有同步硝化反硝化能力好氧顆粒污泥的經(jīng)驗,采用預(yù)先投加15%的好氧顆粒污泥,并通過強化水力選擇作用、優(yōu)化曝氣條件、調(diào)控碳源的投加等能加速好氧顆粒污泥特別是粒徑較大的顆粒在SBR中的形成,從接種到污泥完全顆�；�(粒徑0.34mm的污泥顆粒占50%以上)的時間僅需15d,此時顆粒的平均粒徑為0.426mm,同期完全接種普通活性污泥的反應(yīng)器中污泥顆粒的平均粒徑僅為0.281mm。在顆粒污泥培養(yǎng)中投加少量成熟好氧顆粒污泥、進(jìn)水中加入少量Mg2+,都會有效地促進(jìn)污泥中EPS的分泌,改變污泥的表面性質(zhì),加快污泥絮體的聚集,有利于結(jié)構(gòu)緊湊的好氧顆粒污泥的快速形成。 好氧顆粒污泥SBR連續(xù)穩(wěn)定運行65d,反應(yīng)器運行過程中顆粒污泥系統(tǒng)保持了良好的同步硝化反硝化脫氮效果和抗沖擊負(fù)荷的能力。COD、氨氮、總氮的去除率分別在90%、80%和75%以上。好氧顆粒污泥內(nèi)溶解氧及基質(zhì)在顆粒污泥內(nèi)傳質(zhì)受到限制,造成顆粒污泥內(nèi)部微生物種群結(jié)構(gòu)、基質(zhì)分布、代謝活動和生物化學(xué)反應(yīng)的不均勻性,從而構(gòu)造出適合于同步硝化反硝化的微環(huán)境,實現(xiàn)了單級生物脫氮。好氧顆粒污泥SBR的典型特征是好氧階段發(fā)生總氮的去除,此階段總無機氮去除率達(dá)到了75.9%,與此同時系統(tǒng)中NOx僅增加了1.9mg/L,未出現(xiàn)明顯的NOx的積累。進(jìn)水后厭氧階段的存在,使得顆粒污泥在厭氧環(huán)境下完成了對有機物的吸收和儲存,在好氧環(huán)境下發(fā)生基于胞內(nèi)儲存物質(zhì)聚-β-羥基丁酸酯(PHB)作為碳源的反硝化作用。進(jìn)水碳氮比減小,系統(tǒng)氨氮的硝化效果變化不明顯,但總氮的去除率會變差,主要是反硝化碳源供給不足造成的。較低的溶解氧濃度有利于在顆粒污泥內(nèi)部保留一定的缺/厭氧區(qū)域,從而為反硝化微生物提供有利的生存和作用環(huán)境,減少硝酸氮的積累,提高系統(tǒng)的同步硝化反硝化脫氮效果。 以乙酸鈉作為碳源,在厭氧/好氧模式下馴化30d后,普通好氧顆粒污泥中反硝化聚磷菌占總除磷菌的比例由馴化前的39.91%增加到馴化后的54.87%,使其具有了良好的同步脫氮除磷性能。當(dāng)進(jìn)水磷酸鹽濃度8mg/L～12mg/L,經(jīng)馴化后出水中磷酸鹽濃度由3.2mg/L下降到馴化結(jié)束時的1.2mg/L;進(jìn)水中總氮濃度為30～40mg/L,經(jīng)馴化后總氮周期的去除率由46.4%提高到63.6%。好氧顆粒污泥實現(xiàn)同步脫氮除磷是基于好氧顆粒污泥獨特的好氧/厭(缺)氧分層結(jié)構(gòu),以碳循環(huán)為中心,圍繞胞內(nèi)儲存物質(zhì)PHB的代謝完成的,即好氧顆粒污泥在厭氧階段完成有機物的吸收、儲存和磷酸鹽的釋放,好氧階段發(fā)生了基于胞內(nèi)儲存物質(zhì)PHB的同步硝化反硝化除磷,PHB一方面用于顆粒污泥外層的好氧聚磷菌以氧分子為電子受體的吸磷,另一方面作為有效碳源為顆粒污泥內(nèi)部的反硝化菌以及反硝化聚磷菌利用,以硝態(tài)氮為電子受體,分別進(jìn)行反硝化和反硝化聚磷,實現(xiàn)好氧顆粒污泥對氮磷的同步去除。厭氧/好氧運行模式后增加缺氧段對于好氧顆粒污泥實現(xiàn)同步脫氮除磷是沒有必要的,厭氧2h,好氧4h的厭氧/好氧運行模式完全能保證良好的生物營養(yǎng)物質(zhì)的去除。溶解氧對好氧顆粒污泥SBR同步脫氮除磷效果的影響,是對顆粒內(nèi)部的缺氧區(qū)形成壓縮表現(xiàn)出來的,較低的溶解氧濃度更有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。進(jìn)水碳氮比減小,導(dǎo)致厭氧段胞內(nèi)儲存物質(zhì)PHB的合成不足,形成好氧聚磷和反硝化聚磷對PHB的競爭,系統(tǒng)同步脫氮除磷性能下降。好氧顆粒污泥SBR系統(tǒng)泥齡的控制應(yīng)從平衡排泥除磷以及保持足夠顆粒污泥數(shù)量維持系統(tǒng)正常運行角度考慮。 好氧顆粒污泥SBR在厭氧/好氧模式下連續(xù)穩(wěn)定運行了120d,反應(yīng)器運行過程中保持了良好的污染物同步去除效果,有機物、總氮和磷酸鹽的去除率分別在95%、85%和95%以上,同時系統(tǒng)也表現(xiàn)出良好的對負(fù)荷變化的適應(yīng)性和長期運行穩(wěn)定性。研究表明,好氧顆粒污泥SBR工藝是一種適合處理進(jìn)水有機物濃度不太高,又需要實現(xiàn)氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)高效去除的城市生活污水的先進(jìn)工藝。
【圖文】：

圖 2.2 實驗裝置實物圖Fig.2.2 Picture of experimental equipments生活污水作為反應(yīng)器進(jìn)水，以葡萄糖或乙酸鈉O4作為磷源，其他主要成分成分有（mg/L）：MO350。此外為保證所培養(yǎng)的微生物生長、繁殖的微量元素溶液作為補充，微量元素主要成分究要求，，進(jìn)水有機物以及氮、磷的濃度作出相項目與方法測試項目

后增加二次曝氣和沉淀過程，通過較短的污泥沉降時間將沉降性較差的顆粒如懸浮污泥和絲狀菌等隨出水排出，從而為沉降性良好的顆粒污泥的形成、生長提供了充足的營養(yǎng)。經(jīng)過約2個月的培養(yǎng)，SBR反應(yīng)器中形成了好氧顆粒污泥，如圖3.1所示。圖 3.1 初步形成的好氧顆粒污泥（左）與成熟的好氧顆粒污泥（右）Fig.3.1 Initial aerobic granules (left) and mature aerobic granules(right)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：X703

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 呂晶晶;吳建平;;好氧顆粒污泥的影響因素及其形成機理探討[J];安全與環(huán)境工程;2010年05期

2 宋超鵬;梁玉婷;李定龍;;脫氮微生物固定化材料的研究進(jìn)展[J];常州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 何丹;好氧顆粒污泥及其高效菌株降解氯苯胺的試驗研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2010年

2 徐秀麗;顆粒污泥——泥層過濾反應(yīng)器的試驗研究[D];青島理工大學(xué);2010年

3 汪皓東;低溫條件下好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)及其穩(wěn)定性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

4 羅應(yīng)東;污泥顆�；^程及曝氣條件對好氧顆粒的影響研究[D];華中科技大學(xué);2011年

5 張慧強;常溫下氣動UASB反應(yīng)器處理城市生活污水的性能研究[D];青島理工大學(xué);2011年

本文編號：2611513