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.pdf

1、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

2、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

3、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（△T>6℃），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

4、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

5、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

6、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

7、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，

8、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)，