好氧顆粒污泥SBR處理頁巖氣開采水力壓裂返排廢水的研究.pdf

1、中國(guó)頁巖氣儲(chǔ)量雄踞世界第一，作為一種極為重要的清潔能源我國(guó)已開始利用水力壓裂技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模開發(fā)利用；然而伴隨產(chǎn)生的水力壓裂返排廢水的處理已成為頁巖氣開發(fā)環(huán)境保護(hù)關(guān)注的核心問題。好氧顆粒污泥（Aerobic Granular Sludge,AGS）是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的廢水生物處理新技術(shù)。本文在序批式反應(yīng)器(Sequencing Batch Reactor,SBR)中培養(yǎng)好氧顆粒污泥，研究好氧顆粒污泥SBR處理模擬返排廢水(Synt

2、hetic Flowback Wastewater,SFW)的性能、污泥絲狀膨脹控制及隨鹽度的變化時(shí)胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的特征和微生物群落結(jié)構(gòu)，以便為實(shí)際壓裂返排廢水的處理提供技術(shù)參考。主要結(jié)論如下：
　　①利用模擬返排廢水的 SBR1培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥具有較規(guī)則的外觀形態(tài)結(jié)構(gòu)，雖然以葡萄糖為基質(zhì)的SBR2比SBR1能更快形成好氧顆粒污泥，但SBR1里的成熟好

3、氧顆粒污泥粒徑明顯較大；用模擬返排廢水培養(yǎng)的好氧顆粒污泥不易滋生絲狀細(xì)菌，而用葡萄糖作為基質(zhì)培養(yǎng)的好氧顆粒污泥易滋生絲狀細(xì)菌。
　　②當(dāng)發(fā)污泥絲狀膨脹時(shí)，表觀氣體速率從0.7m/min提高至1.3m/min，沉降時(shí)間從2min減少至1min，兩周后絲狀膨脹消除，污泥體積指數(shù)(Sludge Volume Index,SVI)從200ml/g恢復(fù)至30ml/g，平均顆粒絲狀化程度從3.07減少至接近為1；觀測(cè)結(jié)果同時(shí)發(fā)現(xiàn)，存在部分絲狀

4、菌對(duì)于好氧顆粒污泥的形成有一定的促進(jìn)作用。
　?、酆醚躅w粒污泥SBR適應(yīng)能力強(qiáng)、COD去除效率穩(wěn)定，在模擬返排廢水進(jìn)水COD濃度分別為700mg/L、1200mg/L和2300mg/L時(shí)COD去除率達(dá)到74％～81%；水力停留時(shí)間為6h,12h,24h和48h時(shí)，平均日去除負(fù)荷分別為1.96kgCOD/(m-3·d),1.11kgCOD/(m-3·d),0.53kgCOD/(m-3·d)和0.27kgCOD/(m-3·d)；進(jìn)水濃

5、度為700mg/L和水力停留時(shí)間12h時(shí)反應(yīng)器性能最佳。
　?、芎醚躅w粒污泥SBR在50g/L的NaCl下能夠穩(wěn)定運(yùn)行，而且鹽度在一定范圍內(nèi)增加有利于有機(jī)物的去除，適于處理高鹽的水力壓裂返排廢水。NaCl從12.5g/L增加到50g/L時(shí)，TOC去除率從53%升至64%，聚丙烯酰胺去除率從5%上升到20%左右；SVI先減少后增加，但始終處于40ml/g以下，平均沉降速度逐漸增高。
　?、軳aCl濃度增加促進(jìn)微生物分泌更多的胞

6、外多聚糖和胞外蛋白質(zhì)，并且它們之間呈較好的線性關(guān)系。進(jìn)水NaCl從12.5g/L增加到50g/L時(shí)，SBR1中好氧顆粒污泥的胞外多聚糖從11.99mg/gMLVSS上升至32.31mg/gMLVSS，胞外蛋白質(zhì)從6.42mg/gMLVSS上升至11.70mg/gMLVSS，決定系數(shù)(R2)分別為0.9051和0.8959；SBR2中好氧顆粒污泥的胞外多聚糖從9.44mg/gMLVSS上升至26.33mg/gMLVSS，胞外蛋白質(zhì)從8.0

7、5mg/gMLVSS上升至13.51mg/gMLVSS，R2分別為0.9532和0.8675。
　?、藓醚躅w粒污泥中的主要優(yōu)勢(shì)微生物類群為Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria、Sphingobacteriia；隨著鹽度的升高，Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria的豐富度增加，Sphingobacteriia的豐富度下降；Clostridia和Bac