好氧顆粒污泥脫氮除磷及顆粒污泥膜生物反應(yīng)器研究.pdf

1、為開發(fā)具有高效、節(jié)能的可持續(xù)污水處理工藝,揭示好氧顆粒污泥同步去除有機物及氮磷機理,本文采用實驗室動態(tài)試驗和問歇試驗結(jié)合的方法,研究了厭氧-好氧顆粒污泥SBR(GSBR)、連續(xù)流顆粒污泥膜生物反應(yīng)器(CGMBR)和序批式顆粒污泥膜生物反應(yīng)器(SBGMBR)的有機物、氮、磷等污染物去除效果、同步硝化反硝化除磷特征、作用機理以及影響因素,并同時考察膜生物反應(yīng)器中顆粒污泥性狀變化以及膜污染特性. GSBR穩(wěn)定運行261d,顆粒污泥系統(tǒng)

2、保持了良好污染物去除效果和抗沖擊負荷能力.TOC、氮氮、總氮、磷酸鹽的去除率分別在80﹪、93﹪、60﹪、85﹪以上.顆粒污泥厭氧階段伴隨著磷酸鹽釋放和糖原降解完成有機物的吸收并以PHB形式儲存；好氧階段實現(xiàn)基于胞內(nèi)儲存物質(zhì)的同步硝化反硝化除磷.試驗表明,反硝化聚磷菌的代謝活性約占總反硝化菌活性的27.87﹪,占總聚磷菌活性的57.44﹪.進水C∶N減小,系統(tǒng)氨氮及總氮去除率明顯下降,但磷酸鹽去除率仍可以保持在98﹪以上；硝態(tài)氮投加濃度

3、達到40mg/L以上對顆粒污泥的除磷脫氮效果造成影響.污泥含磷量過高對于除磷脫氮同步反應(yīng)以及胞內(nèi)儲存碳源的利用是不合理的,試驗結(jié)果表明污泥總磷含量應(yīng)控制在2.82﹪～4.66﹪.pH值在6.14～8.20之間,顆粒污泥基本能夠取得較好的同步硝化反硝(SND)效果. CGMBR穩(wěn)定運行71d,TOC、氨氮、總氮去除率分別為85﹪～92﹪、854﹪～99.7﹪和41.7﹪～78.4﹪.污泥的顆粒形態(tài)是CGMBR獲得同步硝化反硝化的基

4、礎(chǔ).CGMBR運行中顆粒污泥含量維持在污泥總量的52﹪～60﹪以上.分別考察了反應(yīng)器運行中污泥表面電荷、沉降性能、污泥胞外聚合物(EPS)的變化特征,并對反應(yīng)器中不同粒徑污泥比重、含水率以及金屬元素含量進行比較研究.結(jié)合反應(yīng)器中污泥混合液過濾性能、微生物溶解物質(zhì)(SMP)對膜污染以及膜出水影響進行討論.CGMBR中泥餅層阻力達到總阻力的77.88﹪,通過對比反應(yīng)器中懸浮污泥混合液的性狀,對泥餅層污泥粒徑區(qū)間組成、污泥表面電荷特性、比阻值

5、以及污泥EPS等研究表明,混合液懸浮污泥的各性狀指標均優(yōu)于泥餅層污泥的.對膜表面污染層物質(zhì)光電子能譜(XPS)測試結(jié)果表明,膜絲表面污染物中碳原子的鍵鍵結(jié)合方式以R-C-H和R-C=O為主. SBGMBR運行120d,實現(xiàn)了基于胞內(nèi)儲存物質(zhì)的同步氮磷的去除.穩(wěn)定運行階段TOC、氨氮、總氮及磷酸鹽去除率分別為65.7﹪～98.6﹪、85.4﹪～98.9﹪及66.1﹪～95.1﹪、60﹪～80﹪.以外源基質(zhì)為碳源的反硝化速率為胞內(nèi)儲

6、存物質(zhì)的4.2倍,胞內(nèi)儲存物質(zhì)PHB的慢速降解特性使得硝化與反硝化過程能夠同步進行,由此可以獲得良好的SND效果.SBGMBR中顆粒污泥含量保持在污泥總量的60﹪～65﹪以上,并且運行后期有粒徑0.18～0.45mm的小顆粒污泥形成.隨著反應(yīng)器中污泥表面電荷負電性以及EPS含量的增加污泥SVI值增加.絮狀污泥中EPS的變化對污泥的沉降性能影響較大.試驗所選區(qū)間污泥的粒徑與SVI之間具有乘冪關(guān)系；與污泥表面電荷特性具有線性相關(guān)關(guān)系.結(jié)合膜