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AB法A段处理城市污水效能与机理研究

周健  
【摘要】:论文围绕AB法A段的高效作用机理,采用前沿的活性污泥胞外聚合物EPS提取技术,研究了不同工况条件下的EPS的含量和成分,从活性污泥胞外聚合物EPS的角度,对A段的吸附-再生、生物絮凝及沉降性能等机理进行了深层次研究。提出了活性污泥胞外聚合物EPS对污泥沉降性能影响的新思路,并对其作用机理进行了探讨。首次采用提取的胞外聚合物EPS对生物絮体形成进行人工模拟,对胞外聚合物EPS、Ca~(2+)及pH对生物絮体形成影响进行了定量研究,得出了其综合影响模式。并通过测定吸附-再生过程中活性污泥胞外聚合物EPS及脱氢酶含量的变化的方法,完善了活性污泥吸附-再生机理。同时,为解决A段污泥量大的问题,通过对脱氢酶的测定对A段细菌增殖及污泥产生规律进行了研究。此外,对A段处理低浓度城市污水的效能及其对微生物的影响进行了试验研究。得出了如下主要结论: 1)采用A段对低浓度(BOD_5=100mg/L左右)城市污水处理的试验结果表明:当A段进水COD为170~288 mg/L,BOD_5为67~137mg/L,负荷为0.5~3kgBOD_5/kgMLSS.d,水力停留时间为75~25min时,出水COD<60mg/L、BOD_5<20 mg/L、SS<20 mg/L。研究发现,其效果良好的原因是:A段反应器中污泥的胞外聚合物EPS较高为20.25~26.21mg/gVSS.d,使污泥具有较强的吸附絮凝能力;同时,随着各反应器负荷的增加,污泥脱氢酶含量增加,污泥活性与代谢能力增强。AB法不设初沉池,新鲜污水及SS直接进入A段,改善了污泥沉降性能,并可以从进水中得到微生物的补充,以维持反应器污泥浓度,生物相丰富,有大量固着型钟虫。 2)发现进水中的SS对污泥的沉降性能有显著的改善作用;进水陈化会引起污泥的沉降性能恶化,不设初沉池对污水处理厂的稳定运行有益。通过正交试验发现,负荷Ns对污泥沉降性能影响高度显著,而DO及水温t的影响较小,并得出Ns、DO及Ns、水温t对A段SVI的综合影响模式为: SVI=84.74-12.8N_S+3.33DO SVI=64.02-5.52N_S+2t-0.39tN_s 3)采用从活性污泥中提取胞外聚合物EPS的方法,考察了EPS对污泥沉降性能的影响,发现负荷对EPS影响高度显著,而DO及水温t对EPS影响较小,EPS与污泥沉降性能SVI相关性高,试验得出其相关关系式如下: SVI=4.12EPS-21.658负荷对污泥沉降性能的影响,实际上是由于负荷对EPS的影响造成的,是负荷对EPS的表观表现。正交试验得出了Ns、DO对EPS及Ns、温度t对EPS的综合影响模式为: 重庆大学博士学位论文 石尸S=27.07一3.39入心+0.gDO 五尸S=22.25一2.18N,+0.2t 试验发现低负荷污泥EPS中多糖含量较高,多糖对丝状菌的影响可能是低负 荷时易发生污泥膨胀的重要原因。 4)采用人工模拟生物絮体形成的方法,考察了胞外聚合物EPs、c扩十及pH 对生物絮体形成的定量影响。当p逛7.5,EP义70m叭,c扩怪30om叭时,有利 于生物絮体的形成。正交试验得出的pH、EPs和c扩十三因素对生物絮体形成综合 影响的回归方程为: 。。度=一90 1 .70+97.35pH+l,96ea2十+9.osEPs一o.llpH·eaZ+一o.glpH·EPs一0.能eaZ +·EPs+0.0021 pH·eaZ+·即s, 回归分析表明:pH对生物絮体形成影响显著,其次是EPs,c扩+影响最小。 5)通过研究胞外聚合物EPS对活性污泥吸附及再生的影响,试验结果表明: EPS与污泥吸附能力显著相关,随着污泥负荷的降低,EPS增加,污泥的吸附能 力提高;且有机物种类对污泥的吸附性能有显著影响,发现活性污泥对有机物的 吸附去除是生物絮凝作用。污泥再生能增加中负荷Ns=0 .skgBOD亦gMLss.d污泥 的吸附能力,但不能增强高负荷Ns粗一3kgBODS瓜gl竹Lss.d污泥的吸附能力,再生 过程可迫使中负荷污泥进入内源代谢期,使污泥中的EPS增加,絮凝活性增加, 吸附能力提高,而高负荷污泥再生后EPS则无变化。同时,再生过程使污泥的脱 氢酶、OUR降低,代谢活性降低。 6)采用测定活性污泥脱氢酶含量变化的方法,对A段细菌增殖及剩余污泥 产生规律进行了研究,试验结果表明:A段细菌比生长速率林为0.059~0.084 (h一’);细菌世代时间为7.9h一n.7h;A段剩余污泥量中,增殖的活细菌质量 仅占6.89%~10.99%,未转化的55占89.0%~93.12%;A段细菌的高速增殖不 是产泥量大的根本原因,而不设初沉池,造成大量55随污水进入反应器才是A 段污泥产量大的真正原因。试验得出A段污泥细菌自身的污泥产率系数YBoDS 为0.0319一0.1015 kg微生物/kgBODS,而进水55造成的污泥增量系数Ys:为 0.545一0.923 kgMLss/kgss,A段剩余污泥量计算式为:△w=(0.053(s。一se) +0 .88(Csso一Csse)〕Qt。 对于A段的高效作用机理及效能的研究,将为AB法开辟更加广阔的应用前 景,为高效污水处理技术的研究奠定基础,具有重要的现实意义。


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