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SBAR中好氧颗粒污泥的培养及其特性研究

王芳

  本论文利用气升式间歇反应器(SBAR)研究了好氧颗粒污泥的培养条件、生长特性及其稳定性。通过各项运行条件(有机负荷、接种污泥、反应器曝气量、进水碳源以及水力循环时间)的控制,SBAR运行了近二十二个月,研究结果表明:在不同负荷下,以厌氧颗粒污泥为接种污泥进行驯化,培养出的好氧颗粒污泥表面均被絮体状污泥覆盖,内部以黑色的厌氧颗粒污泥为核心,包裹有杆菌。在有机负荷分别为1.58 Kg/m~3d和14.12Kg/m~3d下发现,驯化而成的颗粒污泥对COD,TN和TP的去除率均分别达90%,80%和90%左右。在低负荷条件下驯化的颗粒污泥沉降性能较差、比重只有0.0073,含水率达98%,尽管高负荷下驯化而成的好氧颗粒污泥沉降性能相对较好,并且颗粒密实,比重在1.0102左右、含水率在96%,但在整个驯化培养运行过程中,与接种的厌氧颗粒污泥相比较,好氧颗粒污泥的污泥沉降性能和其他特性都趋向于恶化,颗粒污泥表面由接种时的光滑、轮廓清晰变为蓬松。通过电镜观察,发现厌氧颗粒污泥经过好氧曝气后,接种前后颗粒污泥表面和内部结构均发生了较大的变化,生物密度降低、颗粒内部存在大量的空隙、结构变得松散、比重减小,沉降性能降低,因此,在反应器排水阶段,污泥流失严重,保留在反应体系中的生物量很少,系统不能稳定运行;在考察活性污泥接种下好氧污泥颗粒化特性和其稳定性时,试验结果表明活性污泥接种形成的好氧颗粒污泥比重达1.025,含水率96%,污泥沉降指数由接种活性污泥的126.12 ml/g降低至28.16~33.486 ml/g之间,并且形成的好氧颗粒污泥具有较高的耗氧速率,达1.312 mgO_2/(min·g);而厌氧颗粒污泥驯化形成的好氧颗粒污泥,在相同条件下比重为1.0102,含水率达98%,沉降指数由接种污泥的12.8ml/g增加至75~80 ml/g左右,耗氧速率只有0.992 mg O_2/(min·g)。两种接种污泥下培养形成的好氧颗粒污泥对人工合成废水的降解能力有明显区别,活性污泥接种培养的好氧颗粒污泥对COD、TN的去除率分别为96%和86%,而厌氧颗粒污泥接种驯化而成的好氧颗粒污泥只达92%和73%;研究认为,接种污泥状态不同,形成好氧颗粒污泥过程和方式不同:以活性污泥接种,好氧污泥颗粒化经过游离细菌相互碰撞—→可逆粘附—→不可逆粘附—→微生物生长的一个过程,在反应体系中水利剪切力的作用,细菌之间相互紧密连接,最终形成微生物紧密堆积的颗粒状微生物聚合体——好氧颗粒污泥;以厌氧颗粒污泥为接种污泥,好氧微生物颗粒化生长可被看作是一种特殊的生物膜生长形式,新出现的好氧性微生物附着在厌氧颗粒污泥表面形成最初的一层生物膜,在反应器运行和营养充足的条件下,这些附着细菌进一步生长、发展,形成成熟的好氧性颗粒状污泥,由于原有厌氧颗粒污泥内部专性厌氧菌的死亡,发生自溶或被新出现的菌体消耗而形成空大连理工大学博士学位论文隙,因而影响到颗粒状污泥的各方面性能。 通过对好氧颗粒污泥稳定性影响因素分析认为,以蔗糖为碳源时,反应器在气体上升流速1.3c而s下运行,容易导致大量的丝状异养菌生长使其沉降指数高达looml/g以上而不能形成成熟颗粒污泥,尽管在气体上升流速2.6c而s下,形成的颗粒表面光滑,沉降指数在30ml/g左右而成熟生长,但当污泥负荷<0.3KgCOD/(KgMLSSd)时,光滑的颗粒污泥表面开始迅速生长丝状异养菌亦导致颗粒污泥不能稳定存在。结果表明以蔗糖为碳源物质,形成好氧颗粒污泥速率快,但其操作条件难控制,容易引起丝状异养菌的大量生长;以乙酸钠作为单独进水碳源时,尽管污泥颗粒化过程中没有出现丝状异养菌,但污泥颗粒化速度慢,颗粒化程度不好,颗粒污泥周围包有大量絮状污泥而使颗粒污泥结构松散;而以蔗糖和乙酸钠为混合进水碳源时,污泥颗粒化状态很好,形成的颗粒污泥表面光滑,形状呈圆形或椭圆形,并且颗粒污泥沉降指数维持在30 ml/g左右而成熟生长后,颗粒污泥仍然能够稳定生长,没有丝状菌体出现的迹象,这说明以蔗糖和乙酸钠为混合型碳源培养好氧颗粒污泥可以相对稳定的运行。 在好氧颗粒污泥稳定运行的基础上,对SBAR中好氧颗粒污泥培养工艺条件进行了优化,分别考察了在3h、6h、12h和24h等水力循环时间下反应器中好氧污泥颗粒化过程。水力循环时间对好氧颗粒污泥各生长特性产生的影响很大,在较短水力循环时间(3h)下,颗粒污泥粒径增长速度快,形成的颗粒粒径多数在1.5一2.0 mm之间,并且VSS含量达92.08%,强度也较高,沉降速度可达36.78科2.7lm爪,随着循环时间的延长,污泥粒径、比重、有机物含量及沉降速度均降低。尽管在较短水力循环时间下形成的好氧颗粒污泥各方面性能良好,但随着反应器运行时间的增长,好氧颗粒污泥粒径增长过大时(>2 mm),由于不利于营养物质向好氧颗粒污泥内部的扩散和代谢产物的输出,进而影响到颗粒内部细菌的生长繁殖,最终结果导致颗粒污泥内部结构松散、孔隙增加、生物密度降低,以至于沉降性能变差。综合考虑循环时间对颗粒污泥各项特性的影响,认为培养颗粒污泥水力循环时间保持在6h左右为宜。 好氧颗粒污泥是具有同步硝化反硝化作用的新型废水生物处理技术。通过限制性选择培养法对好氧颗粒污泥中具有脱氮作用的菌种进行分离纯化。对各菌种进行了鉴别,并且通过?……   
[关键词]:好氧颗粒污泥;内循环气升式间歇反应器;比重;沉降性能;循环时间;碳源;菌种特性;同时硝化反硝化
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:大连理工大学2004年