【摘要】：水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的日益突出,為控制污水氮磷的排放提出了迫切的任務(wù)。傳統(tǒng)的生物脫氮除磷系統(tǒng)尤其在低溫時(shí)污泥性能與處理效果差,并存在不同程度的污泥膨脹等問(wèn)題而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。好氧顆粒污泥作為一種特殊的生物膜結(jié)構(gòu),其具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注。然而,好氧顆粒污泥反應(yīng)器的啟動(dòng)與穩(wěn)定運(yùn)行仍然是制約其工程應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題,在低溫時(shí)由于微生物的活性受到抑制而使反應(yīng)器的啟動(dòng)與運(yùn)行問(wèn)題更為突出。本文探索研究了好氧顆粒污泥的低溫啟動(dòng)過(guò)程,并系統(tǒng)研究了低溫好氧顆粒污泥的同步脫氮除磷的效能與過(guò)程以及顆粒污泥運(yùn)行的穩(wěn)定性。 以乙酸鈉和葡萄糖混合基質(zhì)為碳源,研究了低溫好氧顆粒污泥的啟動(dòng)特性。在10±1℃時(shí)成功實(shí)現(xiàn)了污泥的顆�；�。成熟的顆粒具有清晰光滑的輪廓,結(jié)構(gòu)密實(shí),平均粒徑為2.8mm,濕密度為1.036g/mL,SVI為37mL/g。啟動(dòng)初期的前35天內(nèi)污泥亞硝化活性增強(qiáng)而硝酸菌活性減小,出水亞硝化率為46%。通過(guò)PCR-DGGE和微生物群落演替分析,低溫好氧顆粒內(nèi)部富積了具有貯存PHB和反硝化功能的菌屬,為顆粒污泥的同步硝化反硝化和反硝化除磷提供了基礎(chǔ)。同時(shí)研究了溫度對(duì)顆粒污泥脫氮除磷性能的影響,溫度的大幅升高(△T6℃),導(dǎo)致了顆粒污泥的解體。 通過(guò)低溫好氧顆粒SBAR反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化研究表明,當(dāng)進(jìn)水COD/N/P為100/5/1時(shí),出水氨氮濃度較高,單獨(dú)增加反應(yīng)器的運(yùn)行周期并不能明顯增加低溫好氧顆粒污泥反應(yīng)器對(duì)氨氮的去除效果。而減小進(jìn)水COD/N比有利于低溫顆粒污泥內(nèi)部硝化菌的積累,從而發(fā)揮顆粒污泥反應(yīng)器內(nèi)較大的生物量的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)低溫較好的硝化效果。另一方面,進(jìn)水COD由1120mg/L降低至560mg/L后,顆粒污泥粒徑由3.4mm降低到2.6mm;反應(yīng)器污泥濃度也由11.0g/L降低到8.0g/L。曝氣量是控制顆粒內(nèi)部厭氧區(qū)域與好氧區(qū)域比例以實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化的重要參數(shù),并對(duì)顆粒污泥的穩(wěn)定運(yùn)行影響顯著。當(dāng)Vobs小于0.58cm/s(曝氣量小于0.05m3/h,溶解氧飽和度為36%)時(shí),顆粒污泥反應(yīng)器對(duì)氮磷有較好的同步去除效果,但是顆粒表面過(guò)量繁殖的絲狀菌降低了顆粒污泥運(yùn)行的穩(wěn)定性。而Vobs小于1.17cm/s(曝氣量小于0.10m3/h)時(shí),混合液溶解氧濃度接近飽和,曝氣量的增加顆粒內(nèi)部的厭氧缺氧區(qū)域被壓縮而反硝化效果受到抑制,并增加動(dòng)力消耗。反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化后的低溫好氧顆粒污泥單級(jí)反應(yīng)器具有較好的同步碳氮磷的去除性能,其COD,NH4+-N和PO43--P去除率分別為89.5%,98.9%和95.5%。同時(shí),顆粒污泥反應(yīng)器10±1℃時(shí)具有較好的同步硝化反硝化性能,出水亞硝酸鹽氮和硝酸鹽濃度分別為3.2mg/L和小于0.5mg/L,同步硝化反硝化效率為83.3%。 通過(guò)靜態(tài)試驗(yàn)研究了10±1℃時(shí)好氧顆粒污泥反硝化除磷性能與過(guò)程。結(jié)果表明:厭氧階段不同的碳源類(lèi)型對(duì)顆粒污泥聚磷菌合成胞內(nèi)PHAs的組成影響顯著,并影響顆粒污泥的厭氧釋磷與缺氧吸磷,即PHAs中PHV比例的增加提高了反硝化聚磷菌對(duì)硝態(tài)氮電子受體的利用效率。厭氧段初始COD濃度小于300mg/L時(shí),可有效控制有機(jī)物流入到缺氧段而影響反硝化吸磷效果。好氧顆粒污泥的生物膜生長(zhǎng)方式有效降低了亞硝酸鹽氮對(duì)反硝化除磷的抑制作用,當(dāng)亞硝酸鹽氮濃度大于60mg/L時(shí)出現(xiàn)亞硝酸鹽的抑制作用,遠(yuǎn)大于亞硝酸鹽氮對(duì)絮狀反硝化除磷污泥的抑制濃度。通過(guò)不同類(lèi)型電子受體的反硝化除磷試驗(yàn)表明,顆粒污泥內(nèi)部反硝化聚磷菌占總聚磷菌的58.7%,遠(yuǎn)大于厭氧—好氧條件下絮狀污泥中的比例。 為縮短和簡(jiǎn)化好氧顆粒污泥反應(yīng)器的啟動(dòng)過(guò)程,研究了好氧顆粒污泥的儲(chǔ)存對(duì)顆粒的影響,不同的氨氮負(fù)荷條件下脫氮除磷活性的恢復(fù)。兩個(gè)月時(shí)間的保存后,顆粒污泥SVI由32mL/g增加到61mL/g,濕密度由1.036降低為1.017。在進(jìn)水氨氮和磷濃度為40mg/L和12mg/L時(shí),顆粒污泥的硝化與除磷活性分別在11d和42d后得到恢復(fù)。在進(jìn)水氮氨濃度為80mg/L時(shí),反應(yīng)器運(yùn)行27天后,進(jìn)水氨氮可以被完全轉(zhuǎn)化。由于混合液中較高的pH,顆粒表層發(fā)生磷的化學(xué)沉淀,使顆粒內(nèi)基質(zhì)的傳輸受限,而在試驗(yàn)中除磷活性并沒(méi)有得到有效的恢復(fù),出水磷濃度大于6.1mg/L,因此在顆粒污泥的活性恢復(fù)階段應(yīng)保持pH小于8.0。
【圖文】：

圖 1-11 好氧顆�；臋C(jī)理假設(shè)Fig.1-11 Proposed mechanism of aerobic granulation普通活性污泥為接種污泥，顆粒化機(jī)理分析比較一致的觀點(diǎn)是，反首先由絲狀菌纏繞成初始框架，在普通絮狀污泥中占主導(dǎo)地位的真菌框架上形成結(jié)構(gòu)較為松散的菌團(tuán)，之后球菌、桿菌等微生物在作的菌團(tuán)與絲狀菌框架上不斷繁殖、生長(zhǎng)、絮集；在較短的污泥沉水力剪切力和較高的有機(jī)負(fù)荷率等多重選擇壓下，沉降性能較差的從菌團(tuán)表面洗脫而被洗出反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)逐漸形成密度大、沉降污泥；隨著反應(yīng)器的持續(xù)運(yùn)行，好氧顆粒粒徑逐漸增大（5~6mm受到基質(zhì)和溶解氧等傳質(zhì)限制，顆粒內(nèi)核分解，解體的菌團(tuán)作為自菌不斷附著在其表面，最終與水力剪切力等操作條件達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡構(gòu)致密、沉降性能好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的好氧顆粒污泥。以厭氧顆粒污泥為接種污泥時(shí)，好氧微生物顆�；L(zhǎng)則可被看作生物膜生長(zhǎng)形式，新出現(xiàn)的好氧性微生物可以附著在厭氧顆粒污泥的一層生物膜，在反應(yīng)器運(yùn)行和營(yíng)養(yǎng)充足的條件下，，這些附著細(xì)菌

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文頭供入，用轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制曝氣量。原水由蠕動(dòng)泵從反應(yīng)器底部由進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水和閑置 5 個(gè)階段組成，由微電腦時(shí)控開(kāi)的運(yùn)行。反應(yīng)器的溫度由設(shè)于外層的恒溫循環(huán)水控制，低溫反應(yīng)器±1℃，常溫反應(yīng)器控制溫度為 20±1℃。行周期為 360min，其中：進(jìn)水時(shí)間為 30min，沉淀時(shí)間為 5~10m 5min，靜置時(shí)間為 0~30min，其余為曝氣時(shí)間 285~320min。曝圖 2-2 為試驗(yàn)運(yùn)行中的 SBAR 反應(yīng)器，四個(gè)反應(yīng)器獨(dú)立運(yùn)行。暴瑞玲：低溫條件下好氧顆粒污泥同步脫氮除磷效能及其過(guò)程研究
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2644226