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、中國頁巖氣儲量雄踞世界第一，作為一種極為重要的清潔能源我國已開始利用水力壓裂技術進行大規(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)境保護關注的核心問題。好氧顆粒污泥（Aerobic Granular Sludge,AGS）是20世紀80年代發(fā)展起來的廢水生物處理新技術。本文在序批式反應器(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胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的特征和微生物群落結構，以便為實際壓裂返排廢水的處理提供技術參考。主要結論如下：
　?、倮媚M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)結構，雖然以葡萄糖為基質的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菌，而用葡萄糖作為基質培養(yǎng)的好氧顆粒污泥易滋生絲狀細菌。
　?、诋敯l(fā)污泥絲狀膨脹時，表觀氣體速率從0.7m/min提高至1.3m/min，沉降時間從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恢復至30ml/g，平均顆粒絲狀化程度從3.07減少至接近為1；觀測結果同時發(fā)現(xiàn)，存在部分絲狀

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

5、度為700mg/L和水力停留時間12h時反應器性能最佳。
　?、芎醚躅w粒污泥SBR在50g/L的NaCl下能夠穩(wěn)定運行，而且鹽度在一定范圍內增加有利于有機物的去除，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，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濃度增加促進微生物分泌更多的胞

6、外多聚糖和胞外蛋白質，并且它們之間呈較好的線性關系。進水NaCl從12.5g/L增加到50g/L時，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