好氧颗粒污泥长期储存及活性恢复研究

摘要

好氧颗粒污泥是活性污泥中的微生物通过自凝聚最终形成结构紧凑、外形规则的生物聚集体。好氧颗粒污泥技术是近些年来新兴的污水处理技术,颗粒污泥具有结构密实、沉降性能好、生物浓度高、抗冲击负荷能力强以及微生物种群多样性等特点。因此,好氧颗粒污泥技术日益成为废水生物处理领域的研究热点,具有非常广阔的应用前景。然而好氧颗粒污泥存在启动周期长、长期运行及储存后出现稳定性下降等问题,阻碍了好氧颗粒污泥的大规模的工业化应用,因此储存后好氧颗粒污泥物理结构和活性的快速恢复成为颗粒污泥实际应用以及商业化生产的关键。本课题的主要内容为好氧颗粒污泥不同活化运行策略和不同储存条件下颗粒污泥的活化特性研究。
　　 本文在SBR系统中研究了不同有机负荷、不同氨氮浓度和不同剪切力三种活化运行策略对常温6个月储存后的好氧颗粒污泥活化特性的影响。研究表明三种活化运行策略均可实现储存后好氧颗粒污泥活性的快速恢复,但不同运行策略对颗粒污泥的物理性质以及活性恢复过程有明显的影响,不当的运行条件可导致好氧颗粒污泥解体或丝状菌膨胀,从而影响颗粒污泥活化性能及稳定性。综合比较分析不同运行策略下颗粒污泥的活化特性后得出好氧颗粒污泥的优化运行策略为有机负荷0.8kgCOD/m3·d,氨氮浓度15-20mg/L,表观气体流速(剪切力)2.6cm/s。常温12个月储存后的好氧颗粒污泥在优化策略下运行7天后,颗粒污泥物理结构稳定,其生物活性可完全恢复。活化后的COD去除率和比好氧速率(SOUR)分别达到97.44％和40.63mg-O2/g-SS·h-1。
　　 好氧颗粒污泥的储存是个复杂的过程,受储存温度、储存基质和储存时间等共同影响,本文在SBR反应器中研究了不同储存温度(-25℃、4℃和常温)和不同储存基质(蒸馏水和400mg/L葡萄糖溶液)对好氧颗粒污泥长期储存及活性恢复的影响。研究结果表明储存温度对颗粒污泥的形态结构和物理特性存在巨大影响,而储存基质对颗粒污泥影响相对较小。4℃条件下颗粒污泥经过8个月储存后形态结构以及物理特性变化较小,结构最完整,最适宜于颗粒污泥的长期稳定储存。-25℃储存的颗粒污泥活化后取得优越的沉降性能,且PN/PS在活化过程中基本保持不变,物理特性相对稳定。不同储存条件下好氧颗粒污泥经过10d的活化运行后,其生物活性(SOUR)可完全恢复,同时取得较好的COD、NH4+-N和PO43--P去除效果,其中4℃冷藏后颗粒污泥活化性能最好。因此,本研究表明不同储存条件下的好氧颗粒污泥长期储存(6-12个月)后均可作为接种污泥实现反应器的快速启动,从而节省了颗粒污泥系统的启动运行时间,为好氧颗粒污泥的实际应用和商业化生产提供理论依据和技术支持。