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好氧颗粒污泥的培养及稳定运行研究

刘琳  
【摘要】: 好氧颗粒污泥技术日益成为废水生物处理领域中的研究热点,它可以克服传统的活性污泥系统中许多不足之处。总结好氧颗粒污泥的研究结果可以发现,污泥颗粒化的实现不是微生物自发现象,而是通过调控污泥系统的运行条件和影响因素来实现的,例如有机负荷、沉降时间、好氧饥饿期、剪切力、金属离子等。然而,迄今为止,对于好氧颗粒污泥培养阶段的影响因素和运行条件的研究还不够深入,很多方面还存在较大的争议。并且对于稳态好氧颗粒污泥系统的研究更是罕有报道,对其影响的因素和条件是否与培养启动时相同也不确定。因此,本课题的主要内容为好氧颗粒污泥系统启动及其稳定运行的影响因素和条件。 研究指出Ca的添加更有利于好氧颗粒污泥系统的快速启动,并且富含Ca的颗粒污泥呈现了更优越的物理特性。而Mg投加条件下污泥中胞外聚合物会有更多的分泌量,并且系统具有更快的底物生物降解速率。此外,Mg添加的好氧颗粒污泥系统有着相对较高的生物多样性。分析总结后指出Ca在好氧污泥颗粒化过程中起着较强的物理作用,而Mg则表现出更显著的生化作用。在SBR工艺中,通过调控四种运行策略都可实现好氧污泥颗粒化,但是它们在颗粒化过程中所起到的作用并不相同。相比其他调控方法,控制沉降时间可以快速实现颗粒污泥系统的启动,形成的颗粒具有较好的沉淀性能和储存性能,并且可分泌更多的胞外聚合物。而控制饥饿期和剪切力下形成的颗粒则具有良好的物理强度和较小的粒径。此外,控制入水基质下形成的颗粒粒径较大,具有较高的饱和常数,并且由于Ca的添加颗粒的沉降性能和物理强度都有所增强。 在稳态好氧颗粒污泥系统中,较长饥饿时间和较大的曝气量已不是其关键的运行因素,系统在饥饿时间缩短和曝气量减小后依然会保持好氧污泥颗粒化和稳定运行效果。但是不同的饥饿时间和曝气量会对系统性质产生明显的影响。在不同饥饿时间条件下,对于稳态的颗粒污泥系统皆可保持高效的COD去除效果。但与较长饥饿时间相比,饥饿时间的缩短会使EPS含量降低,而PN/PS值会提高。同时,较长饥饿时间的存在会使颗粒污泥中丝状菌过度生长,从而降低颗粒的物理性质和沉降性能。此外动力学分析指出各个反应器的有机污染物降解速率都在相似水平上,而较短饥饿时间下系统具有较高的饱和常数和产率系数。相比较低曝气量,高曝气量下的好氧颗粒污泥系统具有更好的物理性质和较优的沉降性能,但是颗粒粒径较小。并且由于较低的曝气量,好氧颗粒污泥的EPS含量和PN/PS值都会提高。此外,动力学研究表明两个系统的最大比降解速率和饱和常数相似,略有差异。较高曝气量的稳态颗粒污泥系统更有利于入水基质的降解速率和反应器的出水处理效果,而较小曝气量的活性污泥系统会具有较高的剩余污泥产率,但从系数值上分析,这种优势并不明显。


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