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对于传统的好氧和厌氧而言,微氧水处理技术是在克服好氧反应能耗较大,厌氧反应器对于设备要求较高而出现的。微氧过程中包含的反应有短程硝化和反硝化、同时硝化与反硝化、氧化降解等反应,因此微氧水处理技术可以应用于有机物降解和深度处理。由于显著降低了曝气量,又不需要较高的设备要求,因此又是一种节能的技术。本文是对微氧折流板反应器的运行特性进行研究,主要从微氧条件下微氧颗粒污泥的培养、形成机理以及基质降解过程和降解机理进行深入研究。
本试验使用自行设计的微氧折流板反应器,以厌氧颗粒污泥培养微氧颗粒污泥。采用人工葡萄糖配水,接种厌氧颗粒污泥,采用低负荷启动反应器。45d即完成了反应器的厌氧启动。厌氧稳定运行期间,反应器进水容积负荷达到35.29 kgCOD/(m3·d),出水VFA在300 mg/L左右,pH值在6.7-7.2之间、COD去除率在90-96%之间、碱度在1800-2300 mg/L之间,取得了性能良好的厌氧颗粒污泥。
在微氧条件下,以良好的厌氧颗粒污泥培养微氧颗粒污泥。经30d的微氧驯化,反应器1#格室污泥层明显分为3层,颗粒污泥并没有发生解体现象。在微氧驯化期间,COD平均去除率达到95.4%。反应器各格室及出水pH均在6.7-7.2范围内,微氧驯化良好。
在微氧驯化完成后,在动态条件下考察微氧折流板反应器的运行特性。对于进水COD为4000mg/L,HRT为12h的相同条件,与厌氧相比,微氧折流板反应器的出水COD和VFA质量浓度的降幅分别为63.7%和66%。微氧系统氨氮的去除主要是由微氧环境而引起的同时硝化反硝化和短程硝化反硝化作用。微氧对硫酸盐还原菌产生了强烈的毒害抑制作用,以致失活死亡,较好地抑制了硫酸盐还原反应的发生,硫酸盐去除率只有10%-30%,反应器1#格室出水中S2-质量浓度降低到了未检出水平。
在试验结束后,对微氧颗粒污泥的微生物相采用扫描电镜技术进行了观察,颗粒污泥呈球形,颗粒污泥表面以球菌为主,并带有少量的杆菌,颗粒污泥的内部以短杆菌和球状菌为主。通过对微氧颗粒污泥培养过程的观察、分析和研究得到微氧颗粒污泥形成机理。在颗粒污泥初始增长到成熟阶段,微氧污泥颗粒化过程是在丝状菌形成三维框架、二价金属阳离子架桥以及ECPs粘连的共同作用下完成。
最后建立了微氧颗粒污泥降解基质动力学的通用模型。微氧颗粒污泥中厌氧区和好氧区大小可通过下面模型计算:
根据微氧折流板反应器1#格室处理过程中进、出水COD的试验结果,对微氧颗粒污泥的有机物降解动力学进行了探讨,结果表明Monod模型可较好地描述该处理系统中的降解动力学行为。同时对试验数据进行线性回归,得出其动力学方程为Y=2.9135+157.44 X;并求得饱和常数Ks=54.04 mg/L,最大比降解速度νmax=0.34d-1。