部分硝化顆粒污泥的培養(yǎng)及其調(diào)控研究.pdf

1、基于部分硝化過(guò)程的新型生物脫氮技術(shù)一般多應(yīng)用于如污泥厭氧消化液、城市垃圾滲濾液等低 C/N比、高氨氮污水的處理。部分硝化顆粒污泥技術(shù)有望解決傳統(tǒng)亞硝化工藝（如SHARON）面臨的難題。因此，本研究考察了以自配低C/N比（為2）廢水為研究對(duì)象，以普通活性污泥為種泥，研究SBR反應(yīng)器中亞硝化顆粒污泥的形成過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行40天后，獲得成熟的亞硝化顆粒污泥，顆粒污泥顏色為黃色，平均沉降速率達(dá)60.8m·h-1，其中粒徑大于0.45

2、mm的約占總數(shù)的96%；出水中亞硝酸鹽累積率穩(wěn)定在75~80%，亞硝酸鹽累積速率達(dá)0.6~0.8kg·m-3·d-1；DO、溫度和SRT都不是導(dǎo)致亞硝酸鹽積累的關(guān)鍵因素，高濃度FA是造成本研究亞硝化成功實(shí)現(xiàn)的主要原因；顆粒污泥SBR的單周期反應(yīng)過(guò)程可依次劃分為COD迅速降解階段、第一過(guò)渡階段、氨氮去除優(yōu)勢(shì)階段、第二過(guò)渡階段和饑餓階段五部分；另外，研究還發(fā)現(xiàn)進(jìn)水中COD對(duì)顆粒污泥的形成和亞硝化過(guò)程的實(shí)現(xiàn)具有重要貢獻(xiàn)。
　　由于硝化細(xì)

3、菌極低的生長(zhǎng)速率、細(xì)胞產(chǎn)率和有限的 EPS產(chǎn)量，硝化顆粒污泥的形成一般需要較長(zhǎng)的時(shí)間，而以好氧顆粒污泥接種，利用其良好的沉降性能或生物固定化功能可以實(shí)現(xiàn)硝化顆粒污泥的快速培養(yǎng)。另外，富集硝化菌等緩慢生長(zhǎng)型微生物可改善顆粒污泥的穩(wěn)定性。因此，本研究在SBR反應(yīng)器中接種培養(yǎng)2個(gè)多月的好氧顆粒污泥快速啟動(dòng)硝化系統(tǒng)，并對(duì)啟動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)運(yùn)行性能及顆粒污泥形態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行研究。通過(guò)逐步提升進(jìn)水NH4+-N濃度（100~1000 mg·L-1）和縮短

4、水力停留時(shí)間(8~4 h)，快速啟動(dòng)硝化顆粒污泥工藝。系統(tǒng)運(yùn)行約30d時(shí)，進(jìn)水NH4+-N負(fù)荷達(dá)3.9 kg·m-3·d-1，NH4+-N平均去除率在95%以上；后續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行階段，氨氧化速率達(dá)5.0 kg·m-3·d-1左右；反應(yīng)器中出現(xiàn)亞硝酸鹽持續(xù)積累的現(xiàn)象，25~70 d期間，NO2--N積累速率達(dá)2~4.5 kg·m-3·d-1；盡管進(jìn)水組分發(fā)生變化(COD/N比），且進(jìn)水負(fù)荷波動(dòng)頻繁，但整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中污泥始終保持良好的顆粒結(jié)構(gòu)

5、，SVI為30~40 mL·g-1，36 d時(shí)粒徑大于0.21 mm的顆粒污泥約占污泥的93%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；顆粒污泥由接種時(shí)的淺黃色逐漸變?yōu)樽攸S色，部分變?yōu)樽厣?。SBR中反應(yīng)初期高FA和反應(yīng)末期高FNA的共同作用是本研究中實(shí)現(xiàn)和維持短程硝化的關(guān)鍵因素。
　　過(guò)長(zhǎng)的SRT不但容易導(dǎo)致顆粒污泥的解體，同時(shí)因高SRT造成的低微生物更新率，不能利用亞硝酸菌與硝酸菌在中溫時(shí)生長(zhǎng)速率的差異，通過(guò)排泥將系統(tǒng)中硝酸菌―洗出‖，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)

6、行后 NOB會(huì)對(duì) FA的抑制作用會(huì)產(chǎn)生適應(yīng)性，致使亞硝酸鹽的積累受到破壞。研究發(fā)現(xiàn)由于顆粒粒污泥沉降速率的差異，顆粒污泥在沉降過(guò)程中會(huì)形成沿沉降方向呈一定梯度分布規(guī)律的顆粒污泥床，而傾向于生存在好氧區(qū)域所占體積比例較高的小粒徑顆粒中的NOB一般分布于顆粒污泥床頂部。因此，通過(guò)選擇性排出顆粒污泥床頂部污泥有望改善短程硝化顆粒污泥工藝的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。本研究即通過(guò)好氧顆粒污泥反應(yīng)器160d的運(yùn)行，考察了選擇性分離顆粒污泥改善短程硝化工藝長(zhǎng)期穩(wěn)

7、定運(yùn)行策略的有效性。反應(yīng)器整個(gè)運(yùn)行過(guò)程分3個(gè)階段，在第一階段污泥停留時(shí)間（SRT）僅通過(guò)出水中攜帶的污泥自行調(diào)控，SRT極高，造成顆粒污泥的解體以及短程硝化性能的惡化。階段2和階段3中通過(guò)排出顆粒污泥床頂部污泥，控制SRT分別為45±5d和30±5d，氨氧化細(xì)菌（AOB）活性有明顯提升。NO2--N比累積速率由階段1運(yùn)行時(shí)的7.44 mg·g-1·h-1上升至階段2時(shí)的8.08 mg·g-1·h-1和階段3時(shí)的9.14 mg·g-1·h