脫氮除磷體系中顆粒污泥的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性研究.pdf

1、眾所周知，廢水生化處理的同步脫氮除磷過(guò)程涉及多種微生物菌群，其中包括自養(yǎng)硝化細(xì)菌、異養(yǎng)反硝化細(xì)菌、聚磷菌、聚糖菌等，它們之間互相競(jìng)爭(zhēng)、合作，逐漸形成一種穩(wěn)定成熟的好氧顆粒污泥體系。目前關(guān)于顆粒污泥微生物菌群動(dòng)態(tài)演變及其污水處理效果等方面的研究已比較完善。然而隨著實(shí)際培養(yǎng)條件或特定處理要求的不同，對(duì)于其微觀結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高。因此關(guān)于在指定條件下微生物聚集體特定的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)表現(xiàn)以及如何提高其穩(wěn)定性和耐沖擊特性，仍需要深入的探

2、討。
　　本論文以脫氮除磷污泥體系為研究對(duì)象，在其好氧顆粒污泥馴化、污泥微觀表征、力學(xué)響應(yīng)描述、微生物固定化、載體滲透性分析等方面展開(kāi)相關(guān)研究:在同步硝化反硝化除磷反應(yīng)器中馴化出結(jié)構(gòu)致密、微生物菌群豐富的好氧顆粒污泥;運(yùn)用流變學(xué)方法表征顆粒污泥的流變學(xué)結(jié)構(gòu)特征和粘彈性響應(yīng)，并利用Wagner模型模擬污泥系統(tǒng)簡(jiǎn)單流動(dòng)下的粘度值;采用三乙酸纖維素成功合成具有除碳脫氮功能的污泥包埋載體，并能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定于高濃度磷溶液廢水中。主要內(nèi)容和結(jié)果

3、包括:
　　1.在穩(wěn)定運(yùn)行的生物強(qiáng)化除磷反應(yīng)器基礎(chǔ)上，通過(guò)控制溶解氧、沉降時(shí)間、剪切速率等操作條件培養(yǎng)好氧顆粒狀污泥，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明成熟顆粒污泥粒徑在2mm左右，結(jié)構(gòu)密實(shí)，微生物種類豐富，胞外聚合物含量較高;且該顆粒污泥能夠?qū)崿F(xiàn)短程硝化反硝化，同時(shí)周期性監(jiān)測(cè)其代謝動(dòng)力學(xué)間接證明其中有反硝化作用的聚磷菌存在。基于具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定下一步研究方向:測(cè)試顆粒污泥的微觀結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性能、尋找結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的固定化體系替代自絮凝結(jié)構(gòu)。
　　

4、2.用穩(wěn)態(tài)剪切和振蕩剪切等流變學(xué)方法測(cè)試顆粒污泥力學(xué)響應(yīng)，結(jié)果顯示流變學(xué)參數(shù)能夠準(zhǔn)確反映其微觀結(jié)構(gòu)，同時(shí)表明好氧顆粒污泥是一種具有屈服假塑性的剪切變稀流體，其流動(dòng)行為可用Herschel-Bulkley方程描述;同時(shí)顆粒在應(yīng)力掃描、頻率掃描和溫度掃描中表現(xiàn)出特有的粘彈性響應(yīng)，反應(yīng)其同時(shí)具有彈性固體和粘彈性流體特點(diǎn)，和絮狀污泥流變測(cè)試相比進(jìn)一步突出了胞外聚合物在其污泥顆粒化中的不可或缺。此外，我們首次在污泥體系中引入Wagner模型模擬其

5、流變學(xué)行為中的非線性和依時(shí)性，將粘彈響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)剪切行為相結(jié)合，推廣了本構(gòu)模型在預(yù)測(cè)污泥流動(dòng)行為中的應(yīng)用。
　　3.通過(guò)嘗試不同的混菌包埋材料進(jìn)行污泥固定化試驗(yàn)，合成沉降性能良好、能夠在較高濃度磷溶液廢水(＞10 mg/L)中長(zhǎng)期穩(wěn)定存在的三乙酸纖維素包埋載體。合成廢水處理結(jié)果證實(shí)包埋載體具有非常高的穩(wěn)定性，且保持良好的生物活性，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)生物氧化、硝化和反硝化作用;滲透性分析表明包埋載體滲透性參數(shù)ξ為10.9，液體收集效率η為0