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在废水生物处理的实际生产中,应用于高效厌氧反应器的颗粒污泥培养速度较慢,从而导致升流式厌氧污泥床(UASB)、内循环(IC)等厌氧反应器从启动到稳定运行需要较长地时间,短者两三个月,长者甚至半年。本实验正是基于这个实际应用中遇到的难题,从三个方面展开实验研究工作。首先从反应器的运行控制条件入手,研究污泥负荷这一运行参数在加快厌氧颗粒污泥培养过程中起到的作用,并总结出适合于颗粒污泥快速培养的参数范围。另外,对比研究了有机高聚物、惰性载体颗粒物、无机金属盐三大类颗粒化促进剂的各自典型代表物:聚丙烯酰胺(PAM)和壳聚糖(CHI)、颗粒活性炭(GAC)、氯化钙的促颗粒化效果,并查明它们对厌氧污泥的产甲烷毒性影响及污泥的活性恢复情况,并在此研究结果的基础上提出一种利用絮状厌氧活性污泥在反应器以外快速制备厌氧颗粒污泥的新工艺方法。最后,出于利用保活储存后的颗粒污泥启动反应器的考虑,研究了影响厌氧颗粒污泥活性的三个因素:含水率、温度、溶解氧,并根据影响结果研究总结出厌氧颗粒污泥保活储存的条件和方法。从这三方面的实验研究中得出了下面的结论:(1)UASB中适宜的高污泥负荷有利于厌氧颗粒污泥的快速形成,当污泥负荷达到0.29-0.51kg COD/kgVSS·d时颗粒污泥开始大量出现和形成,这一污泥负荷范围最有利于颗粒污泥的快速形成。采用合适高污泥负荷的反应器R2中培育出的1mm以上颗粒污泥占污泥总量的42.4%,而低污泥负荷条件的反应器R1中这一比例仅为14%。两反应器培养出的颗粒污泥沉降性能较好,0.5mm以上的颗粒沉降速率为20-147m/h。较高的污泥负荷培养出的颗粒污泥VSS/TSS值也较大。(2)综合分析受促进剂影响的累计产甲烷量和颗粒粒径分布情况,可得出四种促进剂促颗粒化效果的比较结果:作用效果最好的是聚丙烯酰胺,壳聚糖和颗粒活性炭效果次之,CaCl2作用效果最弱。通过产甲烷毒性实验结果,可排序四种颗粒化促进剂对厌氧污泥的产甲烷毒性:颗粒活性炭>壳聚糖>氯化钙>聚丙烯酰胺。通过活性恢复实验表明,浓度22ml/L的颗粒活性炭产生的抑制,污泥活性下降不能恢复;其余受试样的抑制为代谢毒素型抑制,活性可恢复。(3)本文新提出的厌氧颗粒污泥制备工艺步骤为:预处理絮状厌氧活性污泥、添加聚丙烯酰胺絮凝反应、卧式螺旋离心机絮凝脱水、颗粒筛分、反应器中熟化培养。制备工艺过程没有对厌氧污泥的最大比产甲烷活性(SMA)造成较大损害,制备得到的厌氧颗粒污泥SMA较原料污泥提高了18%。絮凝反应和离心脱水工艺使粒径大于0.25mm的颗粒污泥达到污泥总量的一半,颗粒筛分工艺使1mm以上的颗粒组分由38%跃升至80%,熟化培养工艺使厌氧颗粒污泥趋向成熟。计算最终产率为:原料污泥中总污泥量35.7%的絮状污泥可转变成最终的粒径大于1mm厌氧颗粒污泥,总污泥量的17.8%可转变成粒径大于4mm的厌氧颗粒污泥。(4)脱水颗粒污泥含水率高于80%时,污泥产甲烷活性受到的不利影响较小;短时间内处于好氧培养环境不会对厌氧颗粒污泥活性产生较大损害;35℃以下时温度越低产甲烷活性越低,影响显著,5℃可使厌氧颗粒污泥处于休眠状态。综合分析三个指标(保存后污泥SMA、短期恢复培养后污泥SMA、颗粒完整度保持情况),对不同保存方法的保存效果排序(由好到差):低温5℃脱水(含水90%)保存>低温5℃未脱水保存>室温脱水(含水90%)保存>室温未脱水保存。低温5℃脱水保存和低温5℃未脱水保存效果比较理想,可以在实际生产中应用于厌氧颗粒污泥的保活储存。-16℃速冻保存不适合于厌氧颗粒污泥的保活储存。氧气的存在使颗粒污泥SMA值降低,所以隔氧保存措施是必要的,可采用抽真空或通入惰性气体(如甲烷)的方式隔氧。