寒冷地区氧化沟污泥膨胀控制及提标改造运行效果研究

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本文针对昌吉某污水处理厂氧化沟发生严重的污泥膨胀问题,采集氧化沟的膨胀污泥,利用宏基因组测序技术,研究引起该厂污泥膨胀的主要菌群,结合水质条件和运行条件分析氧化沟污泥膨胀的原因;对好氧污泥和厌氧污泥中细菌和真菌进行高通量多样性测序,对比其菌群结构的差异性,探究厌氧选择池对污泥膨胀的控制作用;同时对该厂提标改造后深度处理工艺的运行效果进行研究。本文的主要研究成果如下:(1)2018年2月至2019年6月期间,昌吉某污水处理厂进水COD、BOD5、SS、TP、TN浓度为设计进水浓度的2~3倍,出水水质能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的二级标准。革兰氏染色后膨胀污泥镜检观察到大量丝状菌,表明该厂发生了丝状污泥膨胀。(2)宏基因组测序显示膨胀污泥中的优势细菌门为变形菌门Proteobacteria和拟杆菌门Bacteroidetes,优势真菌门为子囊菌门Ascomycota和担子菌门Basidiomycota;Candidatus_Accumulibacter(2.45%和2.51%)、假单胞菌属Pseudomonas(0.79%和0.75%)、硝化螺旋菌属Nitrospira(1.22%和0.47%)、Sulfuritalea(1.10%和1.49%)、土地杆菌属Pedobacter(0.56%和0.82%)和陶厄氏菌属Thauera(0.59%和0.54%)和Azoarcus(0.50%和0.55%)是膨胀污泥中主要的脱氮除磷菌;腐螺旋菌属Saprospira(1.91%和2.20%)、束缚杆菌属Haliscomenobacter(1.15%和1.28%)、黄杆菌属Flavobacterium(1.10%和1.41%)、微丝菌属Candidatus_Microthrix(1.05%和1.54%)、丝孢菌属Trichosporon(2.25%和2.37%)、镰刀菌属Fusarium(1.83%和2.58%)、青霉菌属Penicillium(1.47%和1.59%)和地霉菌属Geotrichum(1.11%和1.02%)是引起该厂污泥膨胀的主要丝状菌。(3)进水碳氮磷比失调、氧化沟超低污泥负荷运行和长泥龄是引起该厂污泥膨胀的主要原因。(4)厌氧选择池对丝状真菌的影响大于丝状细菌,其中对微丝菌属Candidatus_Microthrix、丝孢菌属Trichosporon、耐碱酵母菌Galactomyces和地霉菌属Geotrichum有一定抑制作用,而对腐螺旋菌属norank_f__Saprospiraceae、四球虫属Tetrasphaera、黄杆菌属Flavobacterium和束毛球菌属Trichococcus无明显抑制作用;对聚磷菌和反硝化菌有一定的促进作用,对硝化菌有抑制作用。(5)该厂厌氧选择池对污泥膨胀有一定控制作用,但控制效果不明显,原因可能是回流至厌氧池的污泥溶解氧浓度太高;厌氧选择池水力停留时间太短。(6)该厂采用高密沉淀池和深床滤池工艺提标改造后,夏秋季出水COD、NH4+-N、TN和TP能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准,进入冬季后,部分出水NH4+-N和TN超标,原因可能是滤池处于试运行阶段,运行不稳定;投加碳源后脱氮效果没有提高的原因可能是乙酸钠的投加量不足、溶解氧太高和反冲洗次数太多。
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