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厌氧膜生物反应器的污泥消化和膜污染特性

余智勇  
【摘要】:随着污水排放标准的提高,好氧膜生物反应器工艺逐渐在城镇污水处理厂中得到广泛应用,其产生的剩余污泥可能对后续处理带来一定影响。本研究分析了好氧膜生物反应器剩余污泥的厌氧消化特征,设计并构建了厌氧膜生物反应器用于该类剩余污泥的处理。在厌氧膜生物反应器长期运行过程中,系统地研究了其污泥消化特性和膜污染特征,目的是为厌氧膜生物反应器在剩余污泥处理中的应用提供技术支持。与并列运行的传统活性污泥工艺相比,由于好氧膜生物反应器采用较长的固体停留时间,导致活性污泥内源呼吸作用加强,死亡细胞比例增加,剩余污泥的厌氧可消化性下降。使用错流式厌氧膜生物反应器可以强化该类剩余污泥的处理效果,提高有机固体的降解率。溶解性微生物代谢产物是造成厌氧膜生物反应器膜污染的主要物质。钙、镁离子和亲水中性物是影响其微滤过程的重要因素。钙、镁离子的存在会导致有机物平均粒径增大,污染层与膜面的结合能力增强,去除钙、镁离子可以提高过滤的初始通量。亲水中性物是溶解性微生物代谢产物最主要的组分,它含有较高比例的多糖,其形成的污染层不易通过物理冲洗去除。投加聚合氯化铝可以降低溶解性微生物代谢产物的浓度,从而降低膜污染的发展速率。在反应器启动时投加500mg/L的聚合氯化铝,并不断补足由于排泥和取样造成的损失,可以延长膜组件的运行周期。投加聚合氯化铝后,有机固体的降解率可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》中规定的污泥厌氧消化的处理要求。膜污染发展到一定阶段需要对膜组件进行离线清洗,通过对比多种清洗方法对污染层的去除效果,获得了优化的清洗方案,即:首先物理冲洗滤饼层,然后采用先酸洗、再碱洗、再酸洗的方法去除凝胶层。采用高通量测序方法对消化污泥、滤饼层污泥和剩余污泥中的微生物群落结构进行了研究。发现反应器启动阶段剩余污泥对消化污泥中微生物的多样性有明显影响,随着运行的稳定,Cloacimonetes门微生物得到富集。污泥浓度、磷酸盐和COD是影响微生物群落结构的重要因素。发现滤饼层污泥中存在比例相对较高的糖类代谢细菌和丝状菌。


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