低溫好氧顆粒污泥形成過程及其特性研究.pdf

1、在我國北方地區(qū),冬季漫長,溫度較低,氣候惡劣,顯著影響活性污泥對污水中污染物的去除效能。與傳統(tǒng)的活性污泥工藝相比,好氧顆粒污泥技術(shù)具有較好的沉降性能,較低的投資成本和較高的生物量以及污染物去除效能,同時,其內(nèi)部復(fù)雜而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)能夠限制基質(zhì)和氧氣的傳遞并形成溫度梯度,使其有效抵御低溫造成的沖擊,實現(xiàn)污水中氮磷的同步高效去除。
　　在10℃的低溫條件下,低溫序批氣提式反應(yīng)器(SequencingBatchAirliftReactor,

2、SBAR)經(jīng)40d的啟動期,成功培養(yǎng)出具有良好沉降性能,較高生物量的好氧顆粒污泥,污泥代謝產(chǎn)生EPS中的蛋白質(zhì)類物質(zhì)是活性污泥顆粒化的重要因素。隨著污泥相關(guān)疏水性和強度逐漸提高,好氧顆粒污泥結(jié)構(gòu)更加緊密,有利于保持顆粒污泥的穩(wěn)定性。通過對低溫SBAR運行參數(shù)的優(yōu)化,得到低溫好氧顆粒污泥最適培養(yǎng)條件,即OLR為2.4kg/m3·d(進水COD為600-700mg/L),HRT為3h,曝氣量為100L/h。好氧顆粒污泥反應(yīng)器在此條件下穩(wěn)定運

3、行達100d以上,其對污染物均具有較好的去除效能,COD,NH4+-N和PO43--P的去除率分別達到88.5％、97.8%和97.5%。耐冷菌Rhodobacterchanglensis是污泥中的土著菌;Sterolibacteriumdenitrificans、Dechloromonasdenitrificans、Blastobacterdenitrificans、Pseudomonastrivialis和Boseaminatitl

4、anensis在低溫好氧顆粒污泥反應(yīng)器運行穩(wěn)定時占優(yōu)勢。
　　低溫條件下污泥微生物活性較低以及好氧顆粒污泥反應(yīng)器運行條件較為復(fù)雜,因此選擇四種快速培養(yǎng)低溫好氧顆粒污泥的方式,以加速好氧顆粒污泥反應(yīng)器的啟動,即貯存顆粒污泥強化,金屬離子強化,海藻酸鈉強化和動物骨膠強化的方式,結(jié)果表明以上四種策略都可以縮短低溫好氧顆粒污泥形成時間,加速低溫好氧顆粒污泥反應(yīng)器的啟動(平均提前7-15d),同時有利于低溫SBAR的長期穩(wěn)定運行。其中以動物

5、骨膠強化低溫好氧顆粒污泥形成的策略最為有效,低溫活性污泥完全顆粒化僅需要26-28d,對污水中COD,NH4+-N和PO43--P的去除率分別達到86.3%,90.6%和93.8%。
　　分別利用含鹽生活污水、制糖工業(yè)廢水、含油工業(yè)廢水和屠宰工業(yè)廢水培養(yǎng)低溫好氧顆粒污泥,通過研究發(fā)現(xiàn),活性污泥在其顆?；^程中,相關(guān)疏水性、zeta電位和污泥EPS內(nèi)蛋白質(zhì)類物質(zhì)含量明顯升高,低溫好氧顆粒污泥的形成機理為低溫活性污泥的顆粒化過程,就是

6、微生物的增長和其生長環(huán)境選擇的過程。疏水性活性污泥聚集體之間的吸附作用,活性污泥聚集體之間的電力吸附作用,以及EPS的粘附作用是活性污泥微生物聚集的重要因素。粘性剪切力的存在是活性污泥聚集體由不規(guī)則形態(tài)變?yōu)轭w粒形態(tài)的重要原因,SBAR內(nèi)循環(huán)管中流體擾動所產(chǎn)生的粘性剪切力對活性污泥聚集體的顆?；饔幂^強。冷激蛋白和冷活性酶的合成是好氧顆粒污泥可以抵御低溫,發(fā)揮生物活性的重要因素。
　　通過對低溫好氧顆粒污泥進行紅外光譜分析發(fā)現(xiàn),低溫

7、好氧顆粒污泥的主要官能團與絮狀活性污泥較為接近(均含有多糖類-OH化合物,脂肪族C-H化合物和酰胺類化合物),只存在細(xì)微差別,說明低溫好氧顆粒污泥適宜處理實際廢水。而低溫好氧顆粒污泥的熒光光譜譜圖顯示,當(dāng)活性污泥完全顆?；?其溶解性微生物產(chǎn)物含量明顯提高,表明污泥微生物具有良好的活性;其EPS內(nèi)蛋白質(zhì)類物質(zhì)含量的升高和穩(wěn)定存在,對低溫好氧顆粒污泥保持完整形態(tài)和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。
　　利用實際廢水培養(yǎng)成熟的低溫好氧顆粒污泥呈黑色

8、,平均粒徑0.8mm,系統(tǒng)約70d啟動成功,具有較好的沉降性能和較高的生物量。低溫好氧顆粒污泥EPS內(nèi)較高濃度蛋白質(zhì)類物質(zhì)的穩(wěn)定存在是活性污泥顆粒化的重要因素,而EPS內(nèi)油脂類物質(zhì)的存在不會影響低溫好氧顆粒污泥的結(jié)構(gòu)和強度。低溫好氧顆粒污泥對進水水質(zhì)的變化具有較強的抗沖擊能力,系統(tǒng)運行約120d達到穩(wěn)定,其COD,NH4+-N和PO43--P去除率分別達到88.2%,94.0%和92.5%。進水中較高濃度Mg,Ca和Fe等金屬離子的存在

9、以及EPS對P的吸附,與生物除磷作用一起完成污水中PO43--P的高效去除?；钚晕勰嗤耆w?；?污泥內(nèi)AOB,NOB和PAO得到了有效的富集,其中NOB的含量高于AOB,PAO以PAOI為主,其含量高達90%以上。Enterobaceterludwigii、Stenotropomonashumi、Zoogloearamigera、Malikiaspinosa和Comamonasdenitrificans在系統(tǒng)穩(wěn)定運行時占優(yōu)勢,表明好氧