论文部分内容阅读
好氧颗粒污泥工艺具有广阔的发展前景,被认为是下个世纪的主流废水处理技术。在序批式反应器(SBR)中,采用人工模拟废水作为进水,最终实现污泥颗粒化。好氧颗粒污泥具有致密的物理结构,优异的沉降性能,高浓度的生物量,在同步脱氮除磷以及降解有毒有害物质等方面具有广阔的应用前景。但低强度进水条件下污泥颗粒化困难,以及长期运行下颗粒容易解体失稳严重制约了好氧颗粒污泥的工业化运用。如何在低强度进水条件下实现污泥颗粒化,以及保持反应器长期高效稳定运行是研究的重点。本论文研究了不同的运行条件(有机负荷、曝气强度、沉降时间、内构件)对污泥颗粒化速率、粒径分布、结构强度及微生物菌群结构的影响,旨在分析不同运行参数与颗粒化、稳定运行及污染物去除效率的互作效果,进而为获取污泥快速颗粒化及高效稳定运行提供技术支持。研究表明,进水有机负荷与污泥EPS含量正相关,提高进水负荷有利于污泥的颗粒化,但过高负荷条件(3 kg/COD~3·d)下形成的颗粒结构松散易破碎;高曝气强度促进结构致密的颗粒形成,但同时抑制污泥颗粒化速率;短沉降时间促进轻质絮体的排出,但在反应器启动初期,过短的沉降时间容易导致污泥过度流失,影响出水水质。研究认为,反应器启动初期采用低强度进水(1.5 kg/COD~3·d),通过逐步提高选择压的方式,可以有效抑制污泥流失,保障启动期的处理效果。增加反应器曝气强度和高径比(H/D)是增强颗粒稳定性的常规策略。论文基于可视化流场测定,基于气泡行为分析探索了曝气强度和高径比(H/D)对颗粒水力剪切的影响。通过设置反应器不同曝气强度和高径比(H/D)的实验中发现由于粘性阻力的存在,增加曝气强度和高径比(H/D)对颗粒所受水力剪切力的强化效果有限,在常规反应器中,水力剪切难以通过增加曝气强度和高径比(H/D)提高,且大大增加了额外的操作费用和建造成本。微生物群落分析表明,由于常规反应器中水力剪切不足,长期运行时颗粒过度生长最终破碎,颗粒中心具有脱氮效果的Paracoccus.sp和Flavobacterium.sp被排出反应器,抑制了同步硝化反硝化作用。在低曝气强度和高径比下,进一步应用筛网来调节大颗粒上的水力剪切力。筛网具有选择性增加大颗粒污泥水力剪切的作用,使得大颗粒上的水力剪切力比常规反应器中高3.0倍左右。具有筛网的反应器始终未出现明显的颗粒解体,且处于最佳粒径范围内的颗粒比例达81.95±5.13%。颗粒有效富集了Paracoccus.sp和Flavobacterium.sp,使得同步硝化反硝化作用得以提升,进而促进了体系的总氮去除能力。