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不同有机负荷下好氧颗粒污泥特性研究

吴杰  
【摘要】: 好氧颗粒污泥作为一类微生物自凝聚体,具有生物活性高、物种繁多、微生物成层生长、在好氧条件下颗粒同时存在好氧、缺氧、厌氧的微环境,实现好氧条件下同时脱氮除磷等传统活性污泥法无法比拟的众多优点,具有极大的工程潜力和广阔的发展前景。近年来,该技术已成功应用于城市污水、含盐工业废水、酿酒废水等领域,具有明显优势。另外,好氧颗粒污泥具有良好的微生物截留能力,能富集硝化菌,有效弥补自养硝化菌生长速度慢,世代时间长,常规处理单元中难以高浓度富集的不足。自养硝化菌好氧颗粒污泥技术成为高氨氮废水处理的一个亮点。好氧颗粒污泥的污泥形态和污水处理效果取决于凝聚成颗粒的微生物种群特性。为此,本实验在不同有机负荷条件下分别培养好氧颗粒污泥,讨论不同优势微生物系统中颗粒污泥形态和污水处理特性。 本实验中采用三个SBR反应器:R1、R2、R3(进水COD浓度分别为600mg·L-1、200 mg·L-1、0 mg·L-1)来分别培养好氧颗粒污泥,同时对不同反应器中颗粒污泥形态和水质进行检测,分析不同负荷下颗粒污泥特性。实验工作首先讨论了R1和R3中培养出的异养、自养好氧颗粒污泥的形成过程、微生物特性及在污水处理方面的异同,在此基础上,从微生物细胞合成和生命活动维持两方面分析了R1和R2异养颗粒污泥中TOC和NH4+-N代谢特性。 实验结果表明:1)实验室规模下,R3中能成功培养出自养菌占主体的好氧颗粒污泥。与R1中异养颗粒污泥相比,自养颗粒污泥微生物种群单一,生长期长,颗粒细小,等效投影面积小,密实度高。同时,R1、R3中NH4+-N平均去除率分别为92%和87%,但单位质量上自养颗粒污泥比异养颗粒污泥具有更高NH4+-N氧化能力,分别为108.2mg/(gMLVSS·d)和579.7mg/(gMLVSS·d); R1中微生物种群复杂,亚硝氮氧化菌(NOB)生理活动受到抑制,出现NO2--N积累,而R3中NOB能顺利地将NO2--N进一步氧化成NO3--N,出水浓度达38.5mg/L。经计算得出R1异养颗粒污泥中自养、异养菌数量之比约为1:8。2)在异养菌占优势的R1、R2中,从细胞物质合成和生命活动维持两部分来分析有机负荷对好氧颗粒污泥中TOC与NH4+-N代谢的影响,R1、R2中均有60%多的TOC被用来维持细胞生命活动,有机负荷对好氧颗粒污泥中TOC的代谢无明显影响;然而,R1中NH4+-N去除率达90%,其中30%用于细胞合成,而R2分别为79%和8%,R2中反硝化阶段有机碳源不足,反硝化速率慢,导致出水NO2--N浓度高,反硝化率仅为19%,而R1达到33%,因此,有机负荷对氨氮的代谢途径影响显著。


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