A2MO-M工藝強(qiáng)化污水處理及原位污泥減量效能及機(jī)制研究.pdf

1、隨著環(huán)保要求越來越高，污水污泥排放標(biāo)準(zhǔn)也逐步提升，污水及剩余污泥處理和處置問題的日益突出使得強(qiáng)化污水處理與原位污泥減量技術(shù)的聯(lián)合成為必然。針對(duì)我國(guó)環(huán)保領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)，本研宄建立了一種強(qiáng)化污水處理及原位污泥減量工藝系統(tǒng)(A stage-aerated anaerobic, anoxic, micro-aerobic, and oxic system combining a micro-aerobic starvation sludge h

2、olding tank, A2MO-M system)，并以好氧-沉淀-厭氧系統(tǒng)（oxic-setting-anaerobic system，OSA system)為對(duì)比工藝，比較研宄了水力停留時(shí)間（hydraulic retention time，HRT)對(duì)OSA及A2MO-M系統(tǒng)原位污泥減量、出水有機(jī)物去除以及脫氮除磷效果的影響；同時(shí)，本論文結(jié)合數(shù)學(xué)模擬方法分析了OSA及A2MO-M系統(tǒng)內(nèi)溶解性微生物產(chǎn)物（soluble micro

3、bial products, SMP)的生成代謝途徑及其影響因素，建立了OSA及A2MO-M工藝中好氧、微氧、缺氧及厭氧條件下ASM2D-UAP及ASM2D-BAP形成與降解的數(shù)學(xué)模型。
　　開展了A2MO-M系統(tǒng)中微氧饑餓污泥停留池參數(shù)的優(yōu)化研宄，并以O(shè)SA系統(tǒng)作為參照工藝，優(yōu)化了A2MO-M系統(tǒng)原位污泥減量的HRT，試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)控制OSA系統(tǒng)中厭氧污泥停留池的HRT為12 h時(shí)（OSA3＃系統(tǒng))，OSA系統(tǒng)排泥量最少；而控

4、制A2MO-M系統(tǒng)中微氧饑餓污泥停留池的HRT為9 h時(shí)（A2MO-M2＃系統(tǒng))，A2MO-M系統(tǒng)排泥量最少。且相比傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)、強(qiáng)化污水脫氮除磷系統(tǒng)、及OSA3＃系統(tǒng)，A2MO-M2＃系統(tǒng)污泥產(chǎn)量分別減少了45.08％、42.46%及16.08%。通過對(duì)A2MO-M及OSA系統(tǒng)原位污泥減量機(jī)制研宄結(jié)果表明，對(duì)于OSA3＃及A2MO-M2＃系統(tǒng)，能量解偶聯(lián)代謝作用分別占據(jù)了兩系統(tǒng)原位污泥減量的9.68%和16.67%;污泥衰減引起的

5、原位污泥減量分別占據(jù)了兩系統(tǒng)原位污泥減量的23.23%和21.15%。同時(shí)，454高通量測(cè)序的分子生態(tài)學(xué)分析顯示，A2M O-M系統(tǒng)中的微生物群落結(jié)構(gòu)更為豐富，且A2MO-M群落中的發(fā)酵細(xì)菌iStenotrophomonas、Osenella、及Paludibacter、及慢速生長(zhǎng)細(xì)菌iRamtibacter、的相對(duì)豐度均大于OSA群落。因此在A2M O-M系統(tǒng)中，慢速生長(zhǎng)細(xì)菌的富集及發(fā)酵細(xì)菌引起的隱性生長(zhǎng)作用也是a2mo-m系統(tǒng)強(qiáng)化原

6、位污泥減量效果的重要原因。
　　開展了OSA及A2MO-M系統(tǒng)出水有機(jī)物（effluent organic matters，EfOM)、SMP、基質(zhì)代謝相關(guān)型產(chǎn)物（Utilization-Associated Products，UAP)以及生物量相關(guān)型產(chǎn)物（Biomass-AssociatedProducts，BAP)的物化特性的定性定量研宄，明晰了不同HRT下OSA及A2MO-M系統(tǒng)出水中UAP及BAP的特性及形成規(guī)律，結(jié)果表明

7、：在活性污泥生物污水處理系統(tǒng)中，BAP的累積對(duì)出水水質(zhì)的惡化起著至關(guān)重要的作用，且 OSA系統(tǒng)出水BAP的累積量明顯大于A2MO-M系統(tǒng)出水BAP的累積量；同時(shí)研宄發(fā)現(xiàn)，溶解氧（dissolved oxygen，DO)濃度是影響B(tài)AP產(chǎn)量的一個(gè)非常重要的因素。此外，通過對(duì)比OSA及A2MO-M系統(tǒng)出水的脫氮除磷效果表明，相比OSA3＃系統(tǒng)，A2MO-M2＃系統(tǒng)的平均出水總氮、氨氮及總磷去除效果分別提高了20.61%，12.46%及42.

8、20%，且高通量群落分析結(jié)果進(jìn)一步證明，固氮菌、氨氧化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌及去磷菌等具有脫氮除磷功能的細(xì)菌在A2MO-M群落的相對(duì)豐度要大于OSA群落。
　　建立了OSA及A2MO-M系統(tǒng)中不同DO條件的ASM2D-UAP和ASM2D-BAP數(shù)學(xué)模型。將 SMP、BAP、UAP及胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)的產(chǎn)生及降解機(jī)理引入到ASM2D模型中，基于ASM2D-

9、UAP和ASM2D-BAP數(shù)學(xué)模型的MATLAB仿真研宄，對(duì)好氧、微氧、缺氧、厭氧條件下的SMP、UAP及B A P的生成代謝過程進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，結(jié)果表明：活性污泥污水處理系統(tǒng)中DO濃度對(duì)出水UAP的影響較小，而對(duì)出水BAP的影響很大；厭氧條件下產(chǎn)生的BAP濃度最大，其次是好氧條件，而微氧和缺氧條件下BAP產(chǎn)生的量較小，且濃度相差不大。通過ASM2D-UAP和ASM2D-BAP數(shù)學(xué)模擬，本研宄充分證明了OSA和A2MO-M系統(tǒng)中控制不同D