內置篩網型好氧顆粒污泥反應器性能強化研究.pdf

1、自上世紀90年代初研究者在上流式污泥床反應器內發(fā)現好氧污泥顆?；F象以來，好氧顆粒污泥因其致密的顆粒結構、優(yōu)異的沉降性能、較高的生物持留、多功能菌群分區(qū)定殖等特點，受到國內外學者廣泛關注。然而，好氧顆粒污泥工藝運行過程存在啟動周期長、運行不穩(wěn)定等問題，其工業(yè)化應用仍面臨較大的技術瓶頸。論文從污泥顆粒粒徑優(yōu)化、系統(tǒng)節(jié)能降耗角度出發(fā)，開展不同孔徑篩網、曝氣方式對內置篩網型好氧顆粒污泥反應器運行性能的影響研究，初步探究強化好氧顆粒污泥工藝穩(wěn)定

2、運行的微生物學機制。主要研究結論如下:
　　1、通過研究四組內置不同孔徑篩網的好氧顆粒污泥反應器（R1為對照組，R2、R3、R4分別內置孔徑為1.5mm、2.5mm、3.5mm的篩網）運行性能，發(fā)現反應器連續(xù)運行120d后內置2.5mm孔徑篩網的R3反應器獲得較高的污泥濃度（MLSS達8.2±0.2g·L-1）與良好的顆粒沉降性能（SVI穩(wěn)定在30mL·g-1以下），形成的成熟顆粒污泥結構致密，平均顆粒粒徑達1850±28μm;相

3、比而言，內置1.5mm孔徑篩網的R2反應器污泥持留量較低、平均顆粒粒徑較小，而R1、R4反應器形成的顆粒污泥結構不穩(wěn)定、最終以絮體污泥為主。污染物去除方面，在進水COD為1006±15mg L-1，有機負荷率3 kg COD m-3 d-1條件下，R3反應器的污染物去除性能最佳，COD、氨氮、總氮去除率分別達96.1±1.6％、98.6±0.8％、83.9±1.2％，R2反應器的污染物去除率明顯降低，R1和R4反應器的COD、氨氮、總氮

4、去除率則僅為73.4％-75.5％、25.6％-40.3％、22.4％-28.2％。
　　分析好氧顆粒污泥反應器批運行周期氮素變化發(fā)現，四組反應器的進水氨氮（進水氨氮負荷為0.15 kg m-3 d-1）在120min內得到基本去除，硝酸鹽濃度則出現不同程度的增加。其中，R3反應器硝酸鹽增幅不明顯，僅為2.3±0.1mg·L-1，而其它反應器的硝酸鹽增幅達8.1-13.4 mg·L-1。四組反應器的總氮去除率依次為:R3(83.9

5、±1.2％)＞R2(75.6±1.6％)＞R1(65.3±1.7％)＞R4(22.4±3.1％)，表明內置2.5mm孔徑篩網有利于顆粒污泥粒徑控制與系統(tǒng)脫氮性能提升。
　　2、從系統(tǒng)節(jié)能降耗角度出發(fā)，研究不同曝氣方式對顆粒污泥反應器運行性能的影響結果表明，曝氣裝置分別設置在底部、距底部1/6處的R1、R2反應器均獲得較高的污泥濃度(8.1-8.3mg·L-1)與較大的平均顆粒粒徑（1813-1852μm），而曝氣裝置設置在距底部1

6、/3處的R3反應器運行一周后污泥大量洗出。污染物去除方面，在進水COD為1006±15 mg L-1，有機負荷率3 kg COD m-3 d-1條件下，R2反應器運行20d后COD、氨氮、總氮去除率分別達到97.2±0.3％、98.1±0.1％、82.3±0.3％，R1反應器的COD、氨氮、總氮去除率則在運行25d后方達到96％、98％、82％以上，而R3反應器因污泥大量流失導致系統(tǒng)崩潰。
　　分析周期內反應器不同位置溶解氧分布發(fā)

7、現，R1反應器底部的溶解氧飽和度高達37.2±0.5％，R3反應器底部缺氧，相比R2反應器底部溶解氧飽和度穩(wěn)定在20.1±0.1％，賦予反應器良好的同步硝化反硝化條件。計算系統(tǒng)功耗發(fā)現，三組反應器的曝氣能耗分別為17.25W、14.60W、11.55W;與常規(guī)反應器R1相比，R2反應器的曝氣能耗降低16％左右，實現好氧顆粒污泥工藝強化脫氮與系統(tǒng)節(jié)能降耗。
　　3、應用分子技術分析內置不同孔徑篩網的顆粒污泥發(fā)現，R3反應器內顆粒污泥

8、微生物種群豐富度（香濃指數）最高，達6.91;四組反應器的優(yōu)勢菌群主要為Proteobacteria、Bacteroidetes等，其中Proteobacteria比例分別從接種污泥的40.2％增至59.6％、59.0％、70.2％、42.1％，擬桿菌門Bacteroidetes比例則從接種污泥的35.4％變化為29.8％、20.3％、17.4％、40.3％。通過屬水平熱圖分析發(fā)現，R3反應器污泥微生物以Zoogloea spp.占優(yōu)勢

9、（豐度為50.5％），其次為Thauera spp.（豐度為6.1％）和Paracoccus spp.（豐度占3.6％），推測具有EPS分泌功能的Zoogloea spp.以及具有反硝化脫氮能力的Thauera spp.在顆粒污泥粒徑優(yōu)化過程實現了定向富集。研究還發(fā)現，R1、R4反應器污泥中Leadbetterella spp.豐度分別占15％與35％，其存在會導致多糖過度分泌，造成EPS比例失衡，導致顆粒污泥解體。
　　研究發(fā)現

10、，曝氣裝置布設在距底部1/6處的顆粒污泥反應器污泥微生物多樣性最高，其香濃指數達6.83，優(yōu)勢菌群中Proteobacteria比例高達74.5％。通過屬水平熱圖分析發(fā)現，顆粒污泥Zoogloea spp.、Paracoccus spp.、Thauera spp.豐度分別達40.4％、11.3％、7.9％，其中Paracoccus spp.、Thauera spp.大量富集利于好氧顆粒污泥工藝在節(jié)能降耗的同時，脫氮性能得到明顯強化。