好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)及其去除生物營養(yǎng)物特性的研究.pdf

1、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

2、了好氧顆粒污泥SBR反應器的啟動。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SB

3、R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、進水中加入少量Mg2+，都會有效地促進污泥中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，反應器運

4、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反應的不均勻性，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到了75.9％，與此同時系統(tǒng)中NOx僅增加

5、了1.9mg/L未出現(xiàn)明顯的NOx的積累。進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

6、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。當進水磷酸鹽濃度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

7、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

8、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。進水碳氮比減小，導致厭氧段胞內(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)泥齡的控制應從平衡排泥除