低溫條件下好氧顆粒污泥同步脫氮除磷效能及其過程研究.pdf

1、水體富營養(yǎng)化問題的日益突出，為控制污水氮磷的排放提出了迫切的任務(wù)。傳統(tǒng)的生物脫氮除磷系統(tǒng)尤其在低溫時污泥性能與處理效果差，并存在不同程度的污泥膨脹等問題而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。好氧顆粒污泥作為一種特殊的生物膜結(jié)構(gòu)，其具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注。然而，好氧顆粒污泥反應(yīng)器的啟動與穩(wěn)定運(yùn)行仍然是制約其工程應(yīng)用的關(guān)鍵問題，在低溫時由于微生物的活性受到抑制而使反應(yīng)器的啟動與運(yùn)行問題更為突出。本文探索研究了好氧顆粒污泥的低溫啟動過程，并系統(tǒng)研究了低溫好

2、氧顆粒污泥的同步脫氮除磷的效能與過程以及顆粒污泥運(yùn)行的穩(wěn)定性。
　　以乙酸鈉和葡萄糖混合基質(zhì)為碳源，研究了低溫好氧顆粒污泥的啟動特性。在10±1℃時成功實現(xiàn)了污泥的顆粒化。成熟的顆粒具有清晰光滑的輪廓，結(jié)構(gòu)密實，平均粒徑為2.8mm，濕密度為1.036g/mL，SVI為37mL/g。啟動初期的前35天內(nèi)污泥亞硝化活性增強(qiáng)而硝酸菌活性減小，出水亞硝化率為46％。通過PCR-DGGE和微生物群落演替分析，低溫好氧顆粒內(nèi)部富積了具有貯存

3、PHB和反硝化功能的菌屬，為顆粒污泥的同步硝化反硝化和反硝化除磷提供了基礎(chǔ)。同時研究了溫度對顆粒污泥脫氮除磷性能的影響，溫度的大幅升高（△T>6℃），導(dǎo)致了顆粒污泥的解體。
　　通過低溫好氧顆粒SBAR反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化研究表明，當(dāng)進(jìn)水COD/N/P為100/5/1時，出水氨氮濃度較高，單獨(dú)增加反應(yīng)器的運(yùn)行周期并不能明顯增加低溫好氧顆粒污泥反應(yīng)器對氨氮的去除效果。而減小進(jìn)水COD/N比有利于低溫顆粒污泥內(nèi)部硝化菌的積累，從而發(fā)揮

4、顆粒污泥反應(yīng)器內(nèi)較大的生物量的優(yōu)勢實現(xiàn)低溫較好的硝化效果。另一方面，進(jìn)水COD由1120mg/L降低至560mg/L后，顆粒污泥粒徑由3.4mm降低到2.6mm；反應(yīng)器污泥濃度也由11.0g/L降低到8.0g/L。曝氣量是控制顆粒內(nèi)部厭氧區(qū)域與好氧區(qū)域比例以實現(xiàn)同步硝化反硝化的重要參數(shù)，并對顆粒污泥的穩(wěn)定運(yùn)行影響顯著。當(dāng)Vobs小于0.58cm/s（曝氣量小于0.05m3/h，溶解氧飽和度為36%）時，顆粒污泥反應(yīng)器對氮磷有較好的同步去

5、除效果，但是顆粒表面過量繁殖的絲狀菌降低了顆粒污泥運(yùn)行的穩(wěn)定性。而Vobs小于1.17cm/s（曝氣量小于0.10m3/h）時，混合液溶解氧濃度接近飽和，曝氣量的增加顆粒內(nèi)部的厭氧缺氧區(qū)域被壓縮而反硝化效果受到抑制，并增加動力消耗。反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化后的低溫好氧顆粒污泥單級反應(yīng)器具有較好的同步碳氮磷的去除性能，其COD，NH4+-N和 PO43--P去除率分別為89.5%，98.9%和95.5%。同時，顆粒污泥反應(yīng)器10±1℃時具有較好

6、的同步硝化反硝化性能，出水亞硝酸鹽氮和硝酸鹽濃度分別為3.2mg/L和小于0.5mg/L，同步硝化反硝化效率為83.3%。
　　通過靜態(tài)試驗研究了10±1℃時好氧顆粒污泥反硝化除磷性能與過程。結(jié)果表明：厭氧階段不同的碳源類型對顆粒污泥聚磷菌合成胞內(nèi)PHAs的組成影響顯著，并影響顆粒污泥的厭氧釋磷與缺氧吸磷，即PHAs中PHV比例的增加提高了反硝化聚磷菌對硝態(tài)氮電子受體的利用效率。厭氧段初始COD濃度小于300mg/L時，可有效控制

7、有機(jī)物流入到缺氧段而影響反硝化吸磷效果。好氧顆粒污泥的生物膜生長方式有效降低了亞硝酸鹽氮對反硝化除磷的抑制作用，當(dāng)亞硝酸鹽氮濃度大于60mg/L時出現(xiàn)亞硝酸鹽的抑制作用，遠(yuǎn)大于亞硝酸鹽氮對絮狀反硝化除磷污泥的抑制濃度。通過不同類型電子受體的反硝化除磷試驗表明，顆粒污泥內(nèi)部反硝化聚磷菌占總聚磷菌的58.7%，遠(yuǎn)大于厭氧—好氧條件下絮狀污泥中的比例。
　　為縮短和簡化好氧顆粒污泥反應(yīng)器的啟動過程，研究了好氧顆粒污泥的儲存對顆粒的影響，

8、不同的氨氮負(fù)荷條件下脫氮除磷活性的恢復(fù)。兩個月時間的保存后，顆粒污泥SVI由32mL/g增加到61mL/g，濕密度由1.036降低為1.017。在進(jìn)水氨氮和磷濃度為40mg/L和12mg/L時，顆粒污泥的硝化與除磷活性分別在11d和42d后得到恢復(fù)。在進(jìn)水氮氨濃度為80mg/L時，反應(yīng)器運(yùn)行27天后，進(jìn)水氨氮可以被完全轉(zhuǎn)化。由于混合液中較高的pH，顆粒表層發(fā)生磷的化學(xué)沉淀，使顆粒內(nèi)基質(zhì)的傳輸受限，而在試驗中除磷活性并沒有得到有效的恢復(fù)，