好氧顆粒污泥的培養(yǎng)、維持及應(yīng)用的基礎(chǔ)研究.pdf

1、本課題對好氧顆粒污泥的培養(yǎng)和維持，好氧顆粒污泥的形成機(jī)理，好氧顆粒污泥同步脫氮除磷以及生物吸附陰離子偶氮染料的能力進(jìn)行了基礎(chǔ)性試驗(yàn)研究。 在長沉淀時(shí)間條件下，在不同曝氣量，不同高徑比以及不同橫截面形狀的5個(gè)反應(yīng)器(R1、R2、R3、R4、R5)中對好氧顆粒污泥的形成進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在高高徑比(10:1)的R1、R2和R3中，曝氣量分別為0．03m3/h、0．06m3/h和0．12m3/h的情況下，均能形成好氧顆粒污泥；R1

2、在形成顆粒后膨脹，系統(tǒng)崩潰；R2膨脹后添加適量堿度(0．5g/L)，膨脹得到抑制；R3較為穩(wěn)定。R4曝氣量與R3相同，高徑比低(為4:1)，不能形成好氧顆粒污泥。R5高徑比低，且反應(yīng)器橫截面為方形，曝氣量為0．03m3/h，并輔以攪拌剪切力，不能形成好氧顆粒污泥。試驗(yàn)結(jié)果表明沉降時(shí)間較長時(shí)，只有在高高徑比的反應(yīng)器中才能通過高曝氣量的方式培養(yǎng)獲得好氧顆粒污泥。 以實(shí)際生活污水為底物，在3個(gè)相同的反應(yīng)器中分別施以不同的曝氣量來培養(yǎng)好

3、氧顆粒污泥，其中R1為高曝氣量，R2為由高至低的曝氣量，R3為低曝氣量。R1、R2在較短時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)好氧顆粒污泥，R1穩(wěn)定運(yùn)行80天，但最終破碎；R2反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行300余天；R3培養(yǎng)好氧顆粒污泥較慢，但也能夠長期穩(wěn)定維持。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明對低濃度實(shí)際生活污水而言，低曝氣量啟動(dòng)并長期運(yùn)行是最佳方式，證明了曝氣量在好氧顆粒污泥培養(yǎng)和穩(wěn)定維持中的重要作用。 利用掃描電鏡、細(xì)菌凋亡熒光染色以及EPS染色技術(shù)對5種不同底物廢水培養(yǎng)出的好氧顆粒

4、污泥進(jìn)行觀察，結(jié)果表明桿菌為5種好氧顆粒污泥的主要菌種，碳源的不同會影響球菌的生長：活細(xì)菌分布與粒徑大小以及顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，死細(xì)菌則均勻分布；蛋白質(zhì)是最重要的胞外多聚物，β-D吡喃葡萄糖與新生長的活細(xì)菌有關(guān)，α吡喃葡萄糖、α甘露糖和少量脂類則與衰老的細(xì)菌相關(guān)，糖類的含量和分布可以指示好氧顆粒污泥是否正常，保持適量的糖量可以維持好氧顆粒污泥的穩(wěn)定，避免膨脹。 為了考察好氧顆粒污泥同步脫氮除磷(simultaneous nitro

5、gen and phosphorusremoval，SNPR)能力，以及在低溫條件下的適應(yīng)情況，采用2個(gè)SBR反應(yīng)器以厭氧/好氧方式處理實(shí)際生活污水，歷時(shí)254d。2個(gè)反應(yīng)器均在20d培養(yǎng)獲得好氧顆粒污泥，從第42d開始加入不同附加碳源(分別為丙酸鈉+乙酸鈉和葡萄糖)，均獲得了夏秋季4個(gè)月長期穩(wěn)定的SNPR效果；在低溫的影響下，2個(gè)反應(yīng)器效果有所降低，但分別經(jīng)35d、49d逐漸恢復(fù)了穩(wěn)定的SNPR效果，2個(gè)反應(yīng)器在夏秋季穩(wěn)定期以及低溫恢

6、復(fù)后階段的出水效果均達(dá)到GB18918-2002一級排放標(biāo)準(zhǔn)。硝化作用決定著SNPR的反應(yīng)速度和最終效果 利用熒光原位雜交技術(shù)(fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH)、多重?zé)晒馊旧夹g(shù)以及掃描電鏡(scanning electron microscope，SEM)對具有同步脫氮除磷能力的2種好氧顆粒污泥的菌群、活死細(xì)菌和EPS的分布以及顆粒外部形態(tài)等進(jìn)行了觀察和分析，結(jié)果表明2種顆粒對氮

7、、磷的去除機(jī)理沒有明顯區(qū)別，受碳源影響較小；2種好氧顆粒污泥的活細(xì)菌多位于外層，而死細(xì)菌均勻分布； 2種好氧顆粒污泥中的蛋白質(zhì)和脂類均分布均勻，不受碳源的影響，而多糖(α吡喃葡萄糖、α甘露糖和β-D吡喃葡萄糖)的分布及含量與外加碳源有著密切的關(guān)系；碳源會對好氧顆粒污泥的外層細(xì)菌，主要是球菌產(chǎn)生影響，并且與最終的去除效果相關(guān)，以丙酸鈉+乙酸鈉為外加碳源更容易維持穩(wěn)定的去除效果。 對具有同步脫氮除磷能力的好氧顆粒污泥系統(tǒng)周期中DO

8、、pH值和ORP的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，得到可以指示厭氧階段反硝化結(jié)束、厭氧放磷結(jié)束、好氧吸磷結(jié)束以及氨氧化結(jié)束的4個(gè)特征點(diǎn)，可以用來控制周期的進(jìn)行。同時(shí)考察了系統(tǒng)中聚磷菌的分類及其對脫氮除磷及控制參數(shù)的影響，系統(tǒng)的好氧顆粒污泥中存在反硝化聚磷菌，因此在好氧條件下能夠在顆粒內(nèi)部進(jìn)行反硝化除磷。 利用好氧顆粒污泥生物吸附陰性偶氮染料C．I．Acid Red 14(AR 14)。系統(tǒng)考察了pH值、吸附劑用量、初始AR 14濃度、NaC