納米零價鐵對顆粒污泥特征及硝化性能的影響研究.pdf

1、納米零價鐵(nZVI)因比表面積大、強(qiáng)氧化還原性和高反應(yīng)活性，正越來越多地被用于各類污染物的控制研究。同時，nZVI對污水處理系統(tǒng)和水體環(huán)境的潛在影響也同樣值得關(guān)注。亞硝化顆粒污泥(NGS)是將污泥顆?；c穩(wěn)定亞硝化反應(yīng)相結(jié)合的全新生物技術(shù)。作為實(shí)踐“亞硝化路線”的重要基礎(chǔ)，NGS有利于高度富集氨氧化菌(AOB)和選擇性抑制亞硝酸鹽氧化菌(NOB)，從而獲得高效的亞硝酸鹽累積，較好地克服了傳統(tǒng)亞硝化工藝（如SHARON）的缺點(diǎn)。本論文以

2、NGS為研究對象，依次對污泥顆?；^程控制、亞硝化功能快速啟動策略、抗nZVI沖擊性能和不同粒徑性能差異等問題進(jìn)行了系統(tǒng)考察，主要包括:
　　1.在柱形SBR反應(yīng)器中接種市政污水廠活性污泥，以乙酸鈉為碳源，考察了有機(jī)負(fù)荷(OLR)對污泥顆?；挠绊憽＝Y(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水OLR在3.20～4.84kg·(m3·d)-1時，污泥粒徑的增長速率最快。成熟顆粒污泥的濃度(MLSS)、體積指數(shù)(SVI30)、平均粒徑、沉降速率和比耗氧速率(SO

3、UR)分別達(dá)到23.9g·L-1、20mL·g-1、1.4mm、102m·h-1和50.2mg·(g·h)-1。同時，胞外聚合物(EPS)含量的變化對生物量累積、顆粒生長表現(xiàn)出良好的響應(yīng)關(guān)系。
　　2.以異養(yǎng)顆粒污泥為接種污泥啟動SBR反應(yīng)器，通過協(xié)同調(diào)控進(jìn)水碳、氮負(fù)荷比值，成功獲得了以短程亞硝化為主要功能的自養(yǎng)型顆粒污泥。隨著AOB動力學(xué)活性(μ(NO2-N))的持續(xù)增強(qiáng)，SBR對亞硝態(tài)氮(NO2-N)的累積速率可達(dá)1.4kg·

4、(m3·d)-1。污泥平均粒徑由1.4mm增至2.2mm，顏色變?yōu)榧t棕色，沉降性能明顯改善。得益于EPS的不斷累積，顆粒污泥在高選擇壓條件下，仍能有效截留、固定AOB。另外，曝氣反應(yīng)期間游離氨(FA)和游離亞硝酸(FNA)對NOB的選擇性抑制，也是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效亞硝化反應(yīng)的重要原因。
　　3.采用批次試驗(yàn)，考察了不同nZVI濃度對NGS性能的沖擊性影響。結(jié)果表明，當(dāng)nZVI投加量從0mg·L-1提高至10mg·L-1時，AOB活性

5、明顯提高，NGS對氨氮的去除率始終保持在95％以上，亞硝態(tài)氮比累積速率(μ(NO2-N)由27.3mg·(g·h)-1提高至30.7mg·(g·h)-1，EPS中多糖與蛋白質(zhì)含量均明顯上升。當(dāng)nZVI濃度高于25mg·L-1時，AOB活性大幅降低，EPS與微生物代謝產(chǎn)物(SMP)中的多糖組分出現(xiàn)此消彼長。當(dāng)nZVI投加量為700mg·L-1時，NGS的μ(NO2-N)僅相當(dāng)于對照組的64.1％。掃描電鏡與能譜分析結(jié)果表明，nZVI在NG

6、S表面的大量吸附對污泥表面的微生物生態(tài)造成了嚴(yán)重破壞。
　　4.考察不同粒徑NGS抵抗nZVI沖擊的能力。結(jié)果表明，當(dāng)nZVI投加量小于100mg·L-1時，小粒徑NGS的亞硝化性能有所提高，μ(NO2-N)和μ(NO3-N)分別較空白組上升11％和下降15.3％。當(dāng)nZVI投加量達(dá)到900mg·L-1時，污泥性能才會出現(xiàn)大幅降低。與之相比，投加低濃度nZVI并未對大粒徑NGS的性能起到促進(jìn)作用。當(dāng)nZVI投加量大于500mg·L