活性污泥低氧微膨脹及短程硝化耦合節(jié)能的基礎(chǔ)研究.pdf

1、“活性污泥低氧微膨脹節(jié)能技術(shù)”是由本課題組彭永臻教授首次提出的一種既節(jié)能又保證出水水質(zhì)的新技術(shù)，其更新了解決污泥膨脹問題的思想和觀念，對降低污水處理能耗和運行費用有重要意義。短程硝化技術(shù)是近年來活性污泥法節(jié)能降耗領(lǐng)域研究的熱點，低溶解氧是實現(xiàn)短程硝化的有利因素之一，探索常、低溫條件下實現(xiàn)和穩(wěn)定維持短程硝化的方法和策略對于該技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程實踐有重要意義。因此，為實現(xiàn)污水的高效節(jié)能處理，本課題主要進(jìn)行了低氧微膨脹和短程硝化耦合節(jié)能技術(shù)的

2、基礎(chǔ)研究。 首先采用小試SBR工藝以人工配水為底物，對絲狀菌與菌膠團(tuán)競爭關(guān)系進(jìn)行了深入研究；在此基礎(chǔ)上采用小試A/O(缺氧-好氧)工藝處理實際生活污水，研究了污泥微膨脹的啟動和穩(wěn)定維持的方法以及微膨脹狀態(tài)下污染物的去除特性。此外，為實現(xiàn)污泥微膨脹和短程硝化技術(shù)的耦合，在小試SBR工藝中通過處理生活污水，研究了短程硝化的常溫啟動和低溫下的穩(wěn)定維持以及低溶解氧對污泥沉降性的影響。 在采用小試SBR工藝對絲狀菌與菌膠團(tuán)競爭

3、關(guān)系的研究中，重點考察了溶解氧、進(jìn)水方式、運行方式對絲狀菌和菌膠團(tuán)競爭的影響。試驗發(fā)現(xiàn)，前置缺氧的運行方式對遏制污泥膨脹有重要作用，而全程好氧的運行方式極易導(dǎo)致污泥惡性膨脹。前置缺氧運行、短時進(jìn)水條件下，單純降低溶解氧不易導(dǎo)致污泥膨脹；當(dāng)?shù)脱跖c長時間進(jìn)水因素相互協(xié)同作用時，活性污泥SVI值會出現(xiàn)小幅上升，可見延長進(jìn)水時間降低了底物濃度梯度，不利于污泥沉降。而全程好氧反應(yīng)器中，不管短時進(jìn)水還是長時進(jìn)水，均出現(xiàn)了嚴(yán)重的污泥膨脹，SVI一度高

4、于500mL/g。采用常規(guī)鏡檢和染色試驗，并結(jié)合FISFI技術(shù)，對膨脹期間的優(yōu)勢絲狀菌進(jìn)行了鑒定。發(fā)現(xiàn)全程好氧短時進(jìn)水時優(yōu)勢絲狀菌為021N型，而長時進(jìn)水時優(yōu)勢絲狀菌為021N和0041型絲狀菌。前置缺氧運行條件下，隨進(jìn)水時間延長，PHA(Polyhydroxyalkanoates)合成量逐減降低，除磷效率和PAOs(PhosphateAccumulating Organisms)的相對數(shù)量呈下降趨勢，可見除磷效果的強(qiáng)化有利于污泥沉降性

5、的提高。 在小試連續(xù)流A/O工藝處理實際生活污水的研究中發(fā)現(xiàn)，單純降低DO濃度或者采取低溶解氧協(xié)同低負(fù)荷方法均可實現(xiàn)污泥微膨脹，但低氧協(xié)同低負(fù)荷的方法啟動膨脹后微膨脹狀態(tài)難以控制，需及時將系統(tǒng)的污泥負(fù)荷調(diào)回正常范圍。在低溶解氧條件下，為保證A/O系統(tǒng)不僅能穩(wěn)定維持污泥微膨脹狀態(tài)，而且能達(dá)到一定的氨氮去除率，不同負(fù)荷下應(yīng)采用不同的DO。在微膨脹狀態(tài)下，A/O系統(tǒng)的COD、氨氮和總氮的平均去除率分別為85％、70％和68％；由于絲

6、狀菌具有對出水懸浮物具有較強(qiáng)的網(wǎng)捕作用，微膨脹狀態(tài)下出水清澈，出水濁度大多在2NTU以下。A/O系統(tǒng)在低溶解氧下了實現(xiàn)較為明顯的同步硝化反硝化，可去除10％～25％的氮。對低溶解氧污泥微膨脹系統(tǒng)中的微生物種群進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)A/O系統(tǒng)在低溶解氧下運行優(yōu)勢絲狀菌主要為0041型及微絲菌。 如何在常低溫條件下實現(xiàn)和穩(wěn)定維持短程硝化是短程硝化節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于實踐的瓶頸，本文研究發(fā)現(xiàn)可首先在常溫下對好氧曝氣時間進(jìn)行實時控制，實現(xiàn)亞硝態(tài)氮

7、的積累，同時使得AOB成為優(yōu)勢種群，然后逐漸降溫使AOB適應(yīng)在低溫下生長，從而維持穩(wěn)定的短程硝化，亞硝化積累率始終高于90％。由FISH檢測結(jié)果可知，短程硝化得到穩(wěn)定維持后，AOB(Ammaonia-oxidizing Bacteria)得到了富集，而NOB(Nitrite-oxidizing Bacteria)的活性則始終受到抑制，并被淘洗出系統(tǒng)。降低溫度和溶解氧濃度，比氨氧化速率也隨之降低。但在短時進(jìn)水條件下，低DO并沒有導(dǎo)致污泥沉