高活性硝化污泥的高效富集和生物強化效果研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、城市污水廠是生活污水和工業(yè)廢水排入自然水體前至關重要的末端處理環(huán)節(jié),特別是在一些飲用水源地上游的地區(qū),對其控氮要求更加嚴格。硝化過程是城市污水廠生物脫氮法(即硝化-反硝化)的第一步,此過程的決定微生物為硝化菌。由于硝化菌具有生長速率低、世代周期長、對環(huán)境敏感的特點,在高濃度氨氮、(亞)硝氮、重金屬、有機物等條件下,其硝化活性易受抑制,這導致了城鎮(zhèn)污水廠硝化系統(tǒng)存在啟動緩慢、易受沖擊、沖擊后恢復時間長等問題。當污水廠的硝化功能崩潰時,一般

2、采用降低污泥負荷、延長污泥齡等手段,但需要3~6個月才能恢復,在恢復期內(nèi)污水廠排水水質(zhì)不達標。較之一般的廢水處理方法,生物添加法可有針對地高效去除目標污染物及改善污泥性能;添加硝化菌可以快速地提高系統(tǒng)的硝化能力。目前投加的硝化菌劑以市售硝化菌劑為主,其菌種單一、成本高、環(huán)境相容性差,而硝化污泥具有菌種豐富、成本低、相容性好等優(yōu)點,但目前需克服富集純度低和富集速度慢等問題。
  本文對太湖上游的宜興城市污水廠的硝化系統(tǒng)進行了沖擊因素

3、的篩查,針對不同沖擊因素提出了應對措施。就高氨氮沖擊因素,研究出一套低成本、高效富集硝化污泥的技術方法,對膜生物反應器(MBR)富集高硝化活性、高純度硝化污泥的關鍵因素控制、富集效果、連續(xù)產(chǎn)出與添加強化應用的可行性進行了系統(tǒng)地研究;并通過生物添加試驗,確立了其作為旁路系統(tǒng)應對市政污水高氨氮沖擊和快速啟動的投加方式與方法,分析了添加強化效果和強化前后生物相變化;并與市售硝化菌劑進行了硝化強化效果對比試驗。主要結論如下:
  (1)宜

4、興城市污水廠硝化系統(tǒng),氨氧化菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)的數(shù)量相當,Nitrosomonas和Nitrosococcus為系統(tǒng)AOB的優(yōu)勢菌屬,Nitrobacter和Nitrospira為系統(tǒng)NOB的優(yōu)勢菌屬;高濃度易降解有機物和高濃度氨氮為沖擊因素,有毒有害有機物和重金屬離子(鋅離子)為其潛在沖擊因素。
  (2)采用浸沒式好氧MBR富集硝化污泥,在不排泥運行81d時,硝化活性穩(wěn)定在2600mgN/(L·d)以上,污

5、泥比硝化耗氧速率為43.2mgO2/g(MLSS)·h-1,高于類似方法富集的文獻報道水平;富集的硝化污泥中Nitrosomonas為AOB的優(yōu)勢菌屬,Nitrobacter為NOB的優(yōu)勢菌屬,硝化菌數(shù)和比例與市售硝化菌劑相當,種群豐富度較好。在SRT為20d運行36d之間,可連續(xù)、穩(wěn)定產(chǎn)出硝化活性在2800mgN/(L·d)以上、硝化菌數(shù)為3.1×1011cells/L、硝化菌比例為16.3%的硝化污泥,以此水平為污水廠主體硝化工藝更

6、換一次硝化污泥的時間為8.57d,明顯優(yōu)于一般方法。
  (3)篩選填料用以減少有機碳源消耗,提高硝化菌純度。進水氨氮容積負荷為3.0kgNH4+-N/(m3·d)、按體積比30%投加PVDF多孔填料環(huán),有利于提高污泥的硝化活性和系統(tǒng)硝化穩(wěn)定性;投加1g/L粉末活性炭有利于提高污泥的沉降性和富集系統(tǒng)的硝化穩(wěn)定性。各硝化污泥活性的差異可用分數(shù)級動力學方程定量評價。
  (4)應用于硝化系統(tǒng)的快速啟動時,所富集的高活性硝化污泥按

7、體積比10%、一次性投加,3d即可實現(xiàn)處理電廠廢水的間歇曝氣序批式復合生物膜反應器硝化系統(tǒng)的快速、穩(wěn)定啟動,氨氮去除率可以穩(wěn)定在大于97%的水平至少30d以上。
  (5)富集的硝化污泥用于應對城市污水廠的高氨氮沖擊時,按體積比14%、一次性投加、兩次高氨氮沖擊后,強化組氨氮去除率比對照組分別提高了50.6%和13%,且停止高氨氮沖擊后出水氨氮能迅速達標,硝化強化效果和相容性均較好。經(jīng)過強化,系統(tǒng)種群豐富度明顯增加、AOB和NOB

8、均有增多,AOB中的Nitrosomonas和NOB中的Nitrobacter的菌數(shù)顯著增多。強化前后AOB的優(yōu)勢菌屬均為Nitrosomonas和Nitrosococcus,而NOB的優(yōu)勢菌種由Nitrospira變?yōu)镹itrobacter。在與市售菌劑抗高氨氮沖擊對比試驗中,相同投加量下、高氨氮沖擊2d時,投加硝化污泥組氨氮去除率比投加市售菌劑組高9.6%;市售菌劑三倍投加量時、高氨氮沖擊2d時,投加硝化污泥組氨氮去除率比投加市售菌

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