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近年来,随着社会各界对生态环境问题的日益重视,从国家到地方也相继颁布了更为严格的污水排放标准。高效、经济的生物脱氮技术就成为了广大专家学者研究的重点。短程硝化是将硝化过程控制在氨氮被氧化为亚硝态氮阶段的一种新型生物脱氮技术。短程硝化的关键就是要抑制NOB的生长,促进AOB的繁殖,从而需要对AOB和NOB两种硝化细菌的生长特性进行研究。已有不少文章对硝化细菌的溶解氧亲和力进行了研究,但是对硝化细菌生长速率方面的研究较少。本文主要以污泥颗粒尺寸与最大比增长速率为研究对象,对AOB与NOB生长速率之间的关系进行研究。本课题将采用CSTR和SBR反应器分别培养氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB),通过不断提高反应器容积负荷,分析CSTR和SBR反应器内水质变化情况。利用光学显微镜观察不同运行阶段AOB和NOB的颗粒形态和尺寸大小。通过动力学测定装置测定硝化细菌的最大比增长速率,研究硝化细菌最大比增长速率与污泥颗粒尺寸之间的关系。通过研究,得到以下结论:(1)通过逐步提高反应器进水容积负荷,可以实现硝化细菌的快速增殖,同时加快硝化细菌的颗粒化过程。增大进水容积负荷会使反应器初期的处理效率降低,微生物应对容积负荷的升高需要一定的适应时间。(2)随着反应器进水容积负荷的不断增大,CSTR反应器中N02--N累积率也在不断升高,说明高氨氮容积负荷对NOB的生长具有抑制作用。反应器进水容积负荷持续升高,AOB和NOB想要恢复对NH4+-N和NO2--N较高的去除效率需要经过更长的反应时间。面对突然增大的容积负荷,NOB比AOB具有更好的抵抗冲击负荷的能力。(3)硝化污泥培养初期,污泥主要为絮状结构;培养后期,反应器内形成外形近似圆形和椭圆形的污泥颗粒。污泥颗粒具有明显的尺寸边界,轮廓清晰,结构紧实,形态饱满。污泥颗粒尺寸越大,溶解氧和底物进入到颗粒内部的阻力也越大,培养的时间也越长。由于NOB的生长速率小于AOB的生长速率,所以在相同的培养时间下,NOB形成的颗粒尺寸要小于AOB形成的颗粒尺寸。(4)CSTR反应器和SBR反应器运行期间,通过不断提高反应器容积负荷,AOB和NOB颗粒尺寸分别增大至445μm和359μm。由于混合溶液中的溶解氧和底物进入到污泥颗粒内部需要克服较大的扩散阻力,所以随着污泥颗粒尺寸的不断增大,硝化细菌的最大比增长速率也在逐渐降低。培养过程中,AOB最大比增长速率从1.12d-1降低至0.20d-1;NOB最大比增长速率从0.83d-1降低至0.1 0d-1。(5)硝化颗粒污泥尺寸较小时,OUR曲线呈指数增长;硝化颗粒污泥尺寸较大时,OUR曲线呈线性增长。(6)当AOB颗粒粒径在21-278μm范围时,AOB最大比增长速率随颗粒粒径增大而减小的趋势缓慢;当AOB颗粒粒径在278-445μm范围时,AOB最大比增长速率随颗粒粒径增大而减小的趋势较快。NOB最大比增长速率与污泥颗粒尺寸之间呈现线性递减的关系。当污泥颗粒粒径在232μm左右时,AOB与NOB最大比增长速率的差值最大。根据这一特性,在实际污水处理工艺中,培养硝化颗粒污泥使其粒径尺寸达到232μm左右,通过控制污泥停留时间,达到淘洗NOB,快速启动短程硝化的目的。