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(fù)雜，液相中的氧氣和基質(zhì)向顆粒內(nèi)部傳遞時(shí)存在較大的阻力，在單一的顆粒內(nèi)部會(huì)同時(shí)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(shí)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(jià)鎂離子等對(duì)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(yīng)器的啟動(dòng)。重點(diǎn)研究了以培養(yǎng)成功的好氧顆粒污泥為對(duì)象，分別實(shí)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(shí)現(xiàn)生物營養(yǎng)物去除的機(jī)理，并討論了各工藝運(yùn)行參數(shù)的變化對(duì)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(yàn)，采用預(yù)先投加15％的好氧顆粒污泥，并通過強(qiáng)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(shí)間僅需15d，此時(shí)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(huì)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(yùn)行65d，反應(yīng)器運(yùn)

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(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(dòng)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(shí)現(xiàn)了單級(jí)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(jī)氮去除率達(dá)到了75.9％，與此同時(shí)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(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(duì)有機(jī)物的吸收和儲(chǔ)存，在好氧環(huán)境下發(fā)生基于胞內(nèi)儲(chǔ)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(huì)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(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(shí)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(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷是基

7、于好氧顆粒污泥獨(dú)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(chǔ)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(jī)物的吸收、儲(chǔ)存和磷酸鹽的釋放，好氧階段發(fā)生了基于胞內(nèi)儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)好氧顆粒污泥對(duì)氮磷的同步去除。厭氧/好

8、氧運(yùn)行模式后增加缺氧段對(duì)于好氧顆粒污泥實(shí)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(yùn)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(duì)好氧顆粒污泥SBR同步脫氮除磷效果的影響，是對(duì)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(yùn)行。進(jìn)水碳氮比減小，導(dǎo)致厭氧段胞內(nèi)儲(chǔ)存物質(zhì)PHB的合成不足，形成好氧聚磷和反硝化聚磷對(duì)PHB的競(jìng)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