亞硝化細菌應用于生物濾池及反滲透深度處理城市污水現(xiàn)場中試研究.pdf

1、從我國水環(huán)境形勢來看，NH<,3>-N污染已成為我國水污染的主要問題，而目前我國的污水處理廠無論是工業(yè)廢水還是生活污水脫氮比例及效率皆是很低的，所以有必要針對低濃度廢水的脫氮問題探討更為切實有效的工藝。本文結合我國城市污水處理廠出水的實際水質特征進行深度處理以滿足電廠用水的需要，主要對亞硝化細菌篩選及其應用于生物濾池技術進行重點研究，在注重工程實際應用的同時，從理論上闡述了采用亞硝化細菌強化處理低氨氮濃度廢水短程硝化的可行性。然后在此基

2、礎上，生物濾池出水進行預處理后進入低壓反滲透系統(tǒng)進行脫鹽處理，初步探討了工藝參數(shù)。具體實驗過程如下： 1.為了在最大程度上實現(xiàn)低濃度廢水的短程硝化去除氨氮，首先以山東濟南污水處理廠二沉池污泥為底物，經過亞硝化細菌富集培養(yǎng)基富集培養(yǎng)和硅膠平板分離，利用肉湯蛋白胨培養(yǎng)基檢測異養(yǎng)細菌，最終篩選純化得到6株較優(yōu)亞硝化細菌。在考察氨氮去除性能的基礎上，重點研究了一株最優(yōu)細菌YB一2的去除氨氮特性。 (1)對YB-2細菌進行了測

3、序，將所測的序列經校對后，通過Blast程序在GenBank中核酸數(shù)據(jù)進行比對分析，與亞硝化單胞菌GH22 amoA基因(AF327917.1)有較高同源性，同源性98％，并進行了系統(tǒng)發(fā)育分析。 (2)亞硝化細菌YB-2可有效降解在250mg/L以下范圍的氨氮濃度的廢水，且隨氨氮濃度的增加降解速度增加，但經過3天的降解后氨氮去除效果不再明顯，去除率均在30％以上。 (3)亞硝化細菌去除不同pH氨氮廢水，其最佳pH=8

4、左右。pH值超過8以后，亞硝化細菌在開始的2天作用不好，但會從第3天開始去除效果變好。pH值低于7，亞硝化細菌也有去除氨氮作用，但是去除率較小。 (4)亞硝化細菌處理氨氮廢水適宜溫度在25--30℃范圍，溫度低于20℃去除率下降，高于30℃也會下降。該亞硝化細菌對溶解氧濃度要求較低，靜止狀態(tài)下對氨氮也有較好處理作用。亞硝化細菌去除氨氮廢水周期較長，采取載體長時間培養(yǎng)可以獲得比較穩(wěn)定的亞硝化細菌生物膜，這樣可以大大加快氨氮去除速

5、度，實驗發(fā)現(xiàn)陶粒適合亞硝化細菌的生長，且從機械強度和長期使用考慮，有利于亞硝化細菌發(fā)揮更好的去除氨氮的作用。 2.為了能夠有效地實現(xiàn)城市污水處理廠出水的氨氮短程去除，本文采用亞硝化細菌強化一級好氧生物濾池工藝。然后二級缺氧濾池在有碳源加入的條件下實現(xiàn)脫氮。一級好氧生物濾池采取投加優(yōu)勢菌亞硝化細菌和二級缺氧生物濾池自然掛膜培養(yǎng)方式，在水溫24～30℃，只用10d就完成了啟動掛膜過程，比一般的生物掛膜方法縮短10天左右。

6、 (1)探討了實現(xiàn)短程硝化的最佳運行參數(shù)和效果。實驗研究主要包括：運行時間、氣水比、反沖洗、水力負荷、溫度、及污染物負荷等內容。通過現(xiàn)場實驗得到濾池最佳工藝參數(shù)為：控制濾速為5-8m/h均可，從去除氨氮、COD角度一級濾池采用氣水比為0.5-1：1為最佳，但從實現(xiàn)短程硝化角度，最佳的氣水比為0.5：1。在一級好氧生物濾池中，氨氮和COD的去除呈階梯分布，有一定程度的同步短程硝化反硝化現(xiàn)象。在實現(xiàn)氨氮有效去除的基礎上，選擇氣水比0.5：1

7、可以實現(xiàn)最大化的亞硝酸鹽積累，同時有效避免硝酸鹽氮的增加，實現(xiàn)總氮的良好去除。最初一級濾池出水硝酸鹽氮濃度呈現(xiàn)下降的趨勢，隨時間延長有升高的現(xiàn)象，說明硝酸細菌的活動從無到有，但是控制最佳運行條件可以較好的實現(xiàn)亞硝酸鹽的積累，避免硝酸鹽的升高。較低的溶解氧和采用亞硝化細菌先期掛膜是控制氨氮一般不會轉化為硝酸鹽氮的主要原因。反沖洗有利于亞硝酸鹽的積累，但是對COD去除影響較大。 (2)研究表明影響短程硝化的原因主要是硝酸細菌的持續(xù)

8、生長所致，采取亞硝化細菌先期掛膜和適中的氣水比的方法可使亞硝化細菌穩(wěn)定維持活性，在氨氮濃度不是太高的城市污水中具有較長的使用時間，并且實現(xiàn)氨氮和總氮的良好去除。 (3)生物相特征表明采用優(yōu)勢亞硝化細菌啟動強化先期掛膜，由于沒有受到異養(yǎng)細菌的干擾，掛膜效果比較好。亞硝化細菌傾向于聚集在附著物表面。但是隨著進水時間的延長，亞硝化細菌在進水端容易被異養(yǎng)細菌覆蓋，而隨著高度增加，被覆蓋的情況減少。好氧條件下填料生物膜結構與缺氧填料有所

9、不同，即使在好氧濾池的不同部位也有所區(qū)別。在溶解氧較為豐富的環(huán)境由于異養(yǎng)細菌的生長，也可以在填料內部產生厭氧微環(huán)境，具備反硝化細菌的生長條件。好氧濾池不同填料高度的陶粒表面的微生物相的差異性可從亞硝化菌和異養(yǎng)細菌所占比例的不同解釋。亞硝化菌作為專性好氧化能自養(yǎng)菌，能在一級好氧生物濾池中保持一定的優(yōu)勢地位。掃描電鏡對生物膜進行觀察，發(fā)現(xiàn)亞硝化細菌和異養(yǎng)細菌共同生長，但是不同部位比例有差異。另一方面，好氧濾池填料生物膜結構與有機物豐富的缺氧

10、濾池明顯不同，缺氧濾池中主要為分布較為集中的反硝化細菌和異養(yǎng)細菌。 3.為了生物濾池出水進一步處理后滿足鍋爐補充水的脫鹽要求，采用了反滲透系統(tǒng)脫鹽處理。初步分析了影響膜組件運行的因素，操作壓力對膜的水通量和處理效果有直接影響。本從操作條件來看，在0.8--1.2MPa，純水流量逐步增加，濃水流量逐漸減少，但超過1.2MPa，濃水流量下降很快，出水流量增加不大。在本試驗中，低壓RO的操作壓力定在1.0MPa。隨著操作壓力的升高，

11、膜的脫鹽率基本變化不大，以操作壓力為1Mpa電導率最小，此時純水的回收率為34％。隨著操作時間的增加，純水流量為600 L/h和720 L/h時膜的水通量和脫鹽率基本保持不變。純水流量在5-25℃之間隨溫度升高而線性增加。 主要創(chuàng)新點： ①從污水處理廠污泥富集分離純化獲得了6株亞硝化細菌，采用其中一株YB-2進行廢水處理特性研究，結果表明該菌對氨氮降解速度快，對pH適應范圍廣，對溶解氧要求低，對載體有依附性，適合對2

12、50mg/L以下氨氮濃度的處理，提供了一種實現(xiàn)短程硝化的新思路。 ②向好氧生物濾池中投加YB-2富集液，控制濾池氨氮濃度為50mg/L，悶曝3天，接種YB-2亞硝化細菌于濾料表面，然后連續(xù)進水，實現(xiàn)亞硝化細菌強化短程硝化好氧和缺氧生物濾池工藝快速啟動，比一般的掛膜方法縮短10天，強化了對氨氮的去除。 ③通過6個月亞硝化細菌強化短程硝化好氧一缺氧兩級生物濾池處理城市污水處理廠出水的中試試驗，探討了在氨氮濃度變化較大的條