【摘要】：好氧顆粒污泥(AGS)具有眾多優(yōu)點,被認為是未來極具發(fā)展前景的廢水生物處理技術(shù)。然而,AGS脆弱的穩(wěn)定性及單一的反應器形式(幾乎都是SBR運行模式)極大地限制了該技術(shù)的發(fā)展與應用,導致AGS技術(shù)至今未實現(xiàn)大規(guī)模的工程化應用。本研究在AGS快速培養(yǎng)的基礎上,分別在SBR及連續(xù)流反應器中研究了AGS對實際廢水的處理效果及穩(wěn)定性維持,研究內(nèi)容及主要結(jié)果如下：(1)AGS的快速培養(yǎng)。利用選擇壓法、厭氧生物選擇器及培養(yǎng)過程中接種部分(25%,w/w)成熟AGS的培養(yǎng)策略,18 d內(nèi)在中試規(guī)模的SBR中成功實現(xiàn)好氧顆粒化。該培養(yǎng)模式可有效避免接種的AGS出現(xiàn)先解體再重新顆粒化過程,并可直接作為新生顆粒的晶核及載體,從而大大縮短好氧顆�；璧臅r間。通過預接種部分成熟AGS (30%, w/w)并維持較高的水力選擇壓,18 d內(nèi)在兩柱型循環(huán)式AGS反應器中成功實現(xiàn)好氧顆�；Ｍㄟ^控制擋板插深、HRT及曝氣量,循環(huán)式AGS反應器獨特的三相分離器設計可創(chuàng)造不同的水力選擇壓,可時刻對不同性狀的污泥(粒徑、沉速等)進行篩選與淘汰。另外,接種的部分成熟AGS可充當新生顆粒的載體和晶核,因而可在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)好氧顆�；ｋm然預接種的顆粒污泥經(jīng)歷了先解體后重新顆粒化的過程,但小顆粒更容易適應連續(xù)流環(huán)境,從微觀結(jié)構(gòu)可發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)成功的顆粒內(nèi)部由錯綜復雜并相互纏繞的微生物群落組成,這種獨特的結(jié)構(gòu)充當了顆粒骨架的作用,亦加速了AGS的形成。(2)SBR中AGS處理實際廢水的應用研究。通過逐步提高進水中污泥深度脫水濾液(MSDDF)的比例(0～100%),84 d后成功在小試SBR中馴化出穩(wěn)定并具有良好硝化反硝化性能的AGS。馴化中期硝態(tài)氮出現(xiàn)嚴重積累(10.62～28.28 mg/L)、導致TN去除率不斷下降,隨后通過投加固體乙酸鈉以提升AGS的反硝化性能。研究發(fā)現(xiàn),當乙酸鈉的投加量由2g增至6g時(對應的COD為152～456 mg/L), TN的去除率由82.52%增大至97.19%,從而在單級生物反應器中實現(xiàn)了有機物高效去除及同步脫氮除磷。通過逐步提高進水中溶劑回收殘液的進料量(0～10.84 L),48 d后在中試SBR中馴化出具有良好除碳性能的AGS, COD的去除率保持在95%以上。雖然馴化過程中C/N比不斷增大,但馴化過程中AGS較好的維持了其結(jié)構(gòu),沒有觀察到明顯的解體現(xiàn)象。試驗結(jié)果表明,AGS在低C/N比及高C/N比實際廢水下均可維持其穩(wěn)定性,并對污染物具有良好的去除效果。(3)雙柱型循環(huán)式AGS反應器的容積負荷(OLR)耐受力研究。通過逐步提高OLR,發(fā)現(xiàn)循環(huán)式AGS反應器能在OLR≤15 kg/m3·d下穩(wěn)定運行,并對污染物具有較好的去除效果。然而,當OLR增大至18 kg/m3·d后,AGS逐漸解體,各項理化特性在10d內(nèi)迅速惡化、污染物去除率大幅下降,最終導致系統(tǒng)崩潰。隨著OLR的增大,循環(huán)式AGS反應器內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的COD濃度差,不僅提高了傳質(zhì)推動力,亦有效抑制了絲狀菌的過度生長。然而,AGS的粒徑的增大導致其內(nèi)部逐漸形成以大量死細菌為主的厭氧內(nèi)核。它的形成導致顆粒強度下降、內(nèi)部微生物凝聚力下降,最終導致顆粒的解體及系統(tǒng)的崩潰。(4)三柱型循環(huán)式AGS反應器處理MSDDF的應用研究。通過逐步提高進水中MSDDF的比例(0～100%),72 d后在三柱型循環(huán)式AGS反應器內(nèi)成功馴化出具有優(yōu)異硝化性能的AGS,對氨氮的去除率由75.13%上升至99.59%,并表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。雖然馴化過程中使用了三個不同調(diào)理配方的MSDDF,但AGS始終保持著完整的結(jié)構(gòu),表明AGS具有良好的抗水質(zhì)突變能力。由于硝化細菌的比生長速率遠小于異養(yǎng)菌,因此,硝化細菌的富集導致污泥總的比生長速率的減小,從而更容易維持顆�；c解體的動態(tài)平衡。這也表明通過富集慢速生長的硝化細菌同樣適用于連續(xù)流中AGS的穩(wěn)定性維持。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703

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本文編號：2731415