泳动床生物反应器处理高浓度废水性能研究

摘要

本研究将活性污泥法和生物膜法有机地结合起来,形成新型的泳动床生物反应器,以高浓度的人工配水为处理对象,对泳动床生物反应器污水处理系统处理高浓度废水、污染物去除效果、污泥理化特性、生物相特征等进行了考察。主要研究成果归纳如下： (1)系统具有高效去除COD和NH4+-N的能力,在实验运行期间,系统总进水COD浓度范围为2000～4600mg/L,NH4+-N浓度范围为200～460mg/L。反应器容积负荷范围为0.8kg/m3/d～4.5 kg/m3/d,反应器总COD去除率均值达96％,系统平均硝化率为80.7％。这说明在高浓度、高负荷进水情况下,泳动床生物膜系统对COD和氨氮同时具有良好的去除效果。 (2)运用BF填料的泳动床反应器可以保持低黏度和实现污泥颗粒化,保证了反应池内混合液悬浮固体浓度MLSS可以达到很高的程度,最高时可达到23g/L。并能在高生物量的同时,保持SVI值在20～50mL/g的范围内,污泥性能良好,为污染物的去除提供了保证。 (3)随着反应器容积负荷的逐渐增大,MLVSS/MLSS略有减小。反应器各槽f值平均在0.85～0.95的范围内,总平均值为0.91。 (4)污泥产率随着容积负荷的增加而略有上升。在整个实验过程中,污泥产率都在0.116 kg MLSS/kg BOD到0.190 kg MLSS/kg BOD的范围之内。这主要是由于泳动床生物膜系统可以聚集较高的生物量,使系统中微生物种群多样化。通过DGGE试验测定显示泳动床系统中微生物种属是接种污泥的近两倍,并用显微镜观察到大量原生动物、后生动物的存在。形成了稳定的微生物生态系统,其中纤毛虫和轮虫纲微生物出现的频率和数量最多。 (5)污泥所产生的EPS中,蛋白质是主要组成部分,占MLVSS总量的20～50％,多糖与DNA含量基本相当,为10％左右。随着负荷的增加,污泥产生的EPS及其成分都有明显的变化。并且胞外蛋白的定量测定结果表明,随着污泥逐渐颗粒化,胞外蛋白的含量逐渐增加。 (6)对试验结果进行回归分析,得出污泥黏度与MLSS的指数模型。 (7)污泥絮体直径由刚开始接种的0.06mm开始逐渐增大,最后基本稳定在算术平均直径0.239mm、频数最大直径0.253mm左右。粒径大于0.1mm的达到了80％,并且均一性良好,0.1～0.3mm之间的颗粒化污泥絮体占到了62％。 (8)采取不依赖微生物培养的变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,客观、全面的反映泳动床生物反应器内微生物的种群结构及变化,与接种污泥相比,反应器中微生物的种类和优势菌种均发生了明显的变化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2相关研究

1.2.1高浓度废水处理技术

1.2.2污泥特性研究

1.2.3微生物分子生物学研究方法

1.2.4微生物生态结构

1.3主要研究内容和意义

第二章泳动床生物反应器的相关研究现状

2.1悬浮型生长方式

2.1.1活性污泥法

2.1.2高浓度活性污泥法

2.2附着型生长方式

2.2.1生物滤池

2.2.2生物转盘

2.2.3生物流化床

2.2.4生物接触氧化

2.3泳动床生物技术

2.3.1泳动床工艺的生物载体结构

2.3.2泳动床工艺的工作原理

2.3.3研究现状

2.4本章小结

第三章试验材料与方法

3.1试验装置及仪器

3.2泳动床生物载体

3.3实验用水与水质

3.4接种污泥及反应器的启动

3.5温度

3.6分析项目及方法

第四章泳动床生物反应器的污水处理效果

4.1 COD去除效果

4.2 NH4+-N去除效果

4.3本章小结

第五章泳动床生物反应器的污泥特性

5.1污泥物理特性

5.2污泥产率

5.2.1计算方法

5.2.2试验结果与讨论

5.3污泥停留时间和F/M

5.3.1计算方法

5.3.2试验结果与讨论

5.4胞外聚合物

5.4.1样品准备

5.4.2 EPS的提取及分析方法

5.4.3试验结果与讨论

5.5黏度

5.5.1样品准备

5.5.2黏度的测定

5.5.3试验结果与讨论

5.6颗粒化污泥絮体

5.7本章小结

第六章泳动床生物反应器中的生态结构

6.1 DNA检测

6.1.1材料与方法

6.1.2 DGGE图谱分析

6.2显微镜检测

6.2.1试验方法

6.2.2试验结果与讨论

6.3本章小结

第七章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢