【摘要】：目前,高鈣廢水主要來(lái)自石油加工、有色金屬冶煉、硫酸生產(chǎn)、印染、造紙、化工和農(nóng)藥等行業(yè)。而最典型的是明膠生產(chǎn)廢水,在活性污泥法處理過(guò)程中,廢水中的Ca2+與CO32-結(jié)合產(chǎn)生Ca CO3,大量CaCO3的生成,不僅使活性污泥的污泥體積比(SV30)、吸附能力,傳質(zhì)能力和污泥泥齡等受阻,而且導(dǎo)致污水處理的次生廢棄物——剩余污泥排放量巨大。剩余污泥排放量大增加了鈣質(zhì)廢水的處理成本,探索經(jīng)濟(jì)有效的污泥減量化方案已成為解決明膠排泥量大的當(dāng)務(wù)之急。目前,污泥減量化的措施主要有:解耦聯(lián)法、高溶解氧法、OSA工藝法、臭氧法、微型生物法、濕式—氧化兩相技術(shù)等。本課題組主要圍繞向高鈣廢水中投加阻垢劑聚環(huán)氧琥珀酸鈉(簡(jiǎn)稱PESA))來(lái)減少碳酸鈣的沉積,從而達(dá)到增強(qiáng)污泥活性和減少污泥量的目的。PESA是具有雙重緩蝕和阻垢功能的綠色阻垢劑。將PESA應(yīng)用到磷鈣廢水的處理中,一方面與鈣離子形成可溶性的螯合物分散在水中,另一方面可以抑制因生物曝氣作用而沉積在活性污泥表面的鈣質(zhì)沉淀的生長(zhǎng),從而使得活性污泥的污泥體積比(SV30)、吸附能力,傳質(zhì)能力都得到有效提高,污泥泥齡延長(zhǎng),進(jìn)而有效減少排泥量。針對(duì)高濃度鈣離子與PESA(聚環(huán)氧琥珀酸鈉)對(duì)活性污泥中酶活性及微生物群落的影響問(wèn)題,本文在序批式生物反應(yīng)器(SBR)中,研究了不同鈣離子和PESA濃度對(duì)活性污泥體系進(jìn)出水pH、污泥體積指數(shù)(SVI)、混合液懸浮固體濃度(MLSS)、混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)、生物相、灰分、F值(MLVSS與MLSS之比值)、四種酶活性和微生物群落及其多樣性的影響及其變化規(guī)律,以檢驗(yàn)PSEA在生物系統(tǒng)中是否具有相容性,并驗(yàn)證鈣質(zhì)被PESA分散后污泥活性的恢復(fù)能力。結(jié)果表明:在ρ(Ca2+)由0mg/L升至1920 mg/L過(guò)程中,活性污泥中出水pH、SV30不斷下降,MLSS、MLVSS不斷升高,過(guò)氧化氫酶活性從2.3下降至0.5 mg/(g·min)、磷酸酶活性變化為2325→4579→2394μg/(g·h),脲酶活性變化為:105→56.5→70.6→39.51μg/(g·h),蛋白酶活性變化為:6.81→14.28→3.49→14.22→0.73 mg/(g·h),F值從0.86降至0.69,灰分從402 mg/L上升至1890 mg/L;由上可知,當(dāng)鈣離子濃度達(dá)到1920 mg/L時(shí),四種酶活性均受到抑制,所以,得出鈣離子對(duì)活性污泥活性的抑制點(diǎn)可認(rèn)定為1920mg/L。當(dāng)活性污泥系統(tǒng)中鈣濃度達(dá)到本文抑制點(diǎn)1920 mg/L時(shí),保持系統(tǒng)鈣量不變,向其中等梯度加入PESA(ρ為5~25 mg/L),過(guò)氧化氫酶從0.5降至0.3 mg/(g·min),磷酸酶從2394.8上升至9336.7μg/(g·h),脲酶從39.51升至82.31μg/(g·h),蛋白酶活性基本不變,F值保持在0.7左右,灰分從1890降至1358(mg/L)。上述結(jié)果說(shuō)明隨著活性污泥系統(tǒng)中ρ(Ca2+)的增大,總體酶活下降,說(shuō)明微生物增殖及活性也受到影響而導(dǎo)致酶的分泌不斷減少,污泥灰分增加而導(dǎo)致污泥量增多;而加入阻垢劑PESA后,部分種類的生物酶如脲酶和磷酸酶因阻垢劑對(duì)鈣鹽的分散作用而得到恢復(fù),污泥灰分降低,污泥量減少,證明PESA與鈣形成可溶性的螯合物分散在水中,可使沉積鈣鹽減少,恢復(fù)部分酶活性和實(shí)現(xiàn)污泥減量化。與此同時(shí),提取反應(yīng)器中未加入鈣的活性污泥(0階段)、用鈣馴化后的活性污泥(第9階段)和用PESA與鈣共同馴化后的活性污泥(第14階段)的DNA,并對(duì)其中細(xì)菌的16S rDNA基因的V3-V4區(qū)域進(jìn)行測(cè)序并分析,得到0階段活性污泥中含有19個(gè)門級(jí)別的物種,比較豐富,其中的優(yōu)勢(shì)菌為:擬桿菌門(Bacteroidetes,45.7%)、變形菌門(Proteobacteria,34.1%)、浮霉菌(Planctomycetes,7.1%)、疣微菌門(Verrucomicrobia,4.2%)和TM7(3.1%)和厚壁菌門(Firmicutes,0.9%);當(dāng)?shù)降?階段時(shí),活性污泥只有15個(gè)門級(jí)物種,消失了四種,其中的優(yōu)勢(shì)菌為:擬桿菌門(39.7%)、變形菌門(39.1%)、浮霉菌(6.8%)、疣微菌門(4.7%)、厚壁菌門(2.7%)、TM7(2.6%)和放線菌門(Actinobacteria,1.2%);當(dāng)?shù)降?4階段時(shí),活性污泥中共有13個(gè)門級(jí)別物種,消失了3種,其中的優(yōu)勢(shì)菌群為:擬桿菌門(49.8%)、變形菌門(38%)、TM7(6.8%)、放線菌門(1.9%)和浮霉菌(1.6%)和綠彎菌門(Chloroflexi,0.8%);由以上可知,雖然三個(gè)階段的優(yōu)勢(shì)菌都是擬桿菌門和變形菌門,但是比例發(fā)生了變化,占主要比例的擬桿菌得到了提升,一些菌種消失,可以得出鈣離子和PESA影響活性污泥中微生物群落比例的分布,而由群落多樣性指數(shù)分析表明,對(duì)其多樣性影響不大。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2747633