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贵州污水处理为大家介绍污水处理污泥技术

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贵州污水处理为大家介绍污水处理污泥技术

发布日期:2017-06-28 00:00 来源:http://www.gzllcq.com 点击:

贵州污水处理为大家介绍污水处理污泥技术


1、引言

活性污泥絮体作为微型生物单元在污水生化处理中起着重要作用,絮体结构特征可采用絮体大小、絮体形状、絮体密实程度和絮体单位悬浮固体内总细丝长度等表征.絮体大小、形状反映污泥对污染物吸收与降解性能,絮体孔隙率反映絮体内部结构,往往直接影响废水的传质从而影响污水处理效果,孔隙率的大小还反映污泥的脱水沉降性.丝状菌对活性污泥絮体结构的形成与污泥沉降性起着重要作用.絮体大小和形状的演化能够用来描述絮体形成情况,从而从微观层面反映污泥成长成熟特征.

活性污泥法废水纯氧曝气处理时,纯氧压力高于空气中氧的分压,可显著提高氧的转移速率,改变工艺技术参数.前人研究发现纯氧曝气活性污泥法具有高有机负荷、高污染去除性能,可显著提高污泥沉降速率和改善污泥脱水性能,系统运行的稳定性、抗冲击能力强.而这些宏观工艺参数的改变都是系统微观特征(微生物种群、絮体结构)变化的结果,然而,对纯氧曝气活性污泥法中絮体微观结构特征及其变化的研究未见报道.

为了探索纯氧曝气活性污泥培养过程中絮体结构变化,本研究采用纯氧曝气序批式反应器(SBR)直接培养和驯化活性污泥絮体.通过絮体显微图像分析,考察直接培养和驯化过程中絮体大小、形状、密实程度和单位悬浮固体内总细丝长度等特征的变化规律,为更好地培养纯氧曝气污水处理活性污泥提供微观分析技术基础.


2、贵州污水处理给大家介绍材料与方法

2.1 活性污泥培养

污泥培养采用柱状反应器,底面直径7.20 cm,高度92.00 cm,有效容积3.20 L,氧气罐供氧,供气量为0.1 L · min-1,培养过程中污水中溶解氧保持在6.00—8.00 mg · L-1.试验分成两组:第1组反应器中不投加接种污泥,采用生活污水直接培养法培养活性污泥,生活污水取自安徽工业大学污水管,污水中添加葡萄糖、NH4Cl和KH2PO4以控制碳氮磷比为100 ∶ 5 ∶ 1,进水COD、NH3-N、TP分别为(1000.00±100.00)mg · L-1、(50.00±10.00)mg · L-1、(5.00±2.00)mg · L-1.运行周期为720 min,其中排水、进水5 min、曝气600 min、沉降115 min.另一组反应器采用接种污泥法驯化活性污泥,接种污泥取自马鞍山某污水处理厂二沉池(污泥浓度(MLSS)为4744.00 mg · L-1),对取回的污泥进行絮凝沉降,取出沉降性良好的污泥作为接种污泥,使用污水和运行方式与第1组相同.运行过程中均不排泥.

2.2 贵州污水处理为大家介绍污泥絮体结构特征参数的测量

絮体大小、形状、密实程度和丝状菌指数分别以当量直径(Deq)、规则度(Rd)、孔隙率(Po)和单位悬浮固体内总细丝长度(Ftl)来表征.Deq和Ftl计算

规则度的计算以圆为参照物,设圆为完全规则形状,将在显微镜观察面上投影面积与圆相同的污泥絮体周长与圆的周长相比较,比值越接近于1,说明絮体形状越规则.


3 结果与讨论

3.1 活性污泥培养阶段确定

污泥浓度(MLSS)是活性污泥的基本特征.纤毛虫是活性污泥系统重要的指示原生动物之一,其在活性污泥中存在周期最长,且细胞体积大,便于鉴别计数等优势,因此试验中将MLSS与纤毛虫的密度变化作为污泥直接培养、驯化过程阶段划分的依据.

  污泥培养过程中直接培养过程中MLSS从无到有,缓慢增长,22 d后指数式快速增长到3941.00 mg · L-1.直接培养1~7 d系统内原生动物的优势种为鞭毛虫,不存在纤毛虫.第8 d开始出现纤毛虫,并大量繁殖成为优势种(22 d密度达到938 ind. · L-1).第23 d系统内开始出现后生动物(轮虫、线虫等),由于捕食作用导致纤毛虫数量开始减少并在35 d时相对稳定在220 ind. · L-1左右.35 d后形成以固着型纤毛虫为优势种的微型动物种群,变化不大,此时COD去除率达到95.10%,可认为污泥培养基本完成.因此,试验中将1~7 d、8~22 d、23~35 d分别确定为污泥直接培养的初期、中期、后期.

  

污泥驯化培养过程中,从开始驯化到第10 d,MLSS呈线性增长趋势,10 d后也以指数方式增长,整个驯养过程MLSS增加了2637.00 mg · L-1,增长量比污泥直接培养法少1290.00 mg · L-1,总的增长率低于直接培养法.存在一定数量纤毛虫(25 ind. · L-1)的接种污泥在缓慢适应新环境过程中,系统内纤毛虫数量先小幅度增加(238 ind. · L-1)后又减少到初始值.第11 d开始纤毛虫数量逐步增加到22 d最大值(1575 ind. · L-1).第23 d系统内开始出现后生动物,纤毛虫数量开始降低,并在31 d时相对稳定在220 ind. · L-1左右,此时,COD去除率达到97.31%,可认为污泥驯化完成.因此,试验中将1~10 d、11~22 d、22~31 d分别确定为污泥驯化的初期、中期、后期.

因此,直接培养初期与驯化培养初期、中期时间有所差异,但总时间相同.由于直接培养的后期比驯养培养长(4 d),直接培养污泥需要更长的时间达到系统稳定.

3.2 活性污泥直接培养和驯化过程中絮体结构变化

3.2.1 絮体结构大小

活性污泥直接培养、驯化培养过程中絮体大小变化.活性污泥直接培养过程中絮体Deq呈现出不断增长的趋势(从1.00 μm到250.90 μm).培养初期絮体Deq增长速度较快,中期增长缓慢,后期又快速增长.这是由于培养初期污水中营养丰富,微生物量少,微生物快速生长、聚集形成污泥絮体并快速增大;培养中期,微生物大量繁殖,造成污水中营养限制,微生物及其生长载体的污泥絮体增长缓慢,Deq变化比较平稳;培养后期,系统中存在大量污泥絮体,这些小的污泥絮体通过生物絮凝作用形成大絮体,使得絮体Deq迅速增大.


污泥驯养过程中,絮体Deq整体也呈现出增长趋势.但在驯养初期絮体Deq由开始的196.00 μm先降低到111.40 μm,中后期絮体Deq呈现增长趋势,逐步增大到31 d的281.50  μm.这是由于驯化污泥取回前在无曝气、无营养物质的二沉池内经过长时间停留,絮体内微生物长期处于失活状态.在取泥、 运输和絮凝沉降过程中,剪切力使得污泥絮体结构强度又被大大减弱,致使污泥附着的原生动物游离出絮体.这些游离的原生动物在污泥系统内运动捕食,导致大量絮体解体,絮体Deq逐步减小.驯化中期,絮体上附着菌大量繁殖,微生物的新陈代谢物质附着于越来越密实的絮体上,絮体Deq迅速增大.驯化后期,絮体附着物和细菌分泌的胞外聚合物(EPS)使絮体表面更松散,絮体开始出现解体,导致絮体Deq减小.

两种方法培养的污泥絮体颗粒大小均呈增长趋势,但增长速率有所不同,直接培养法污泥絮体增长速率比驯化法快,成熟后驯化培养的污泥絮体颗粒略大.

3.2.2 贵州污水处理告诉大家絮体形状变化

培养过程中絮体规则度(Rd)变化规律,污泥直接培养过程中絮体Rd不断减小,从0.873减小到0.339,后期稍有回升.镜检发现,在最初形成的絮体大多数为圆形,随着絮体的生长,絮体结构逐渐变成中期的椭圆形、长条形、垂丝形等松散结构,再演变成后期的内部结构密实,表面形状不规则的絮体.而驯化污泥絮体Rd变化不大,在0.400~0.520内波动.驯化初期多为不规则絮体,中期形状稍有改观,后期也是内部结构密实,表面形状各异的絮体.

絮体Rd的变化不是独立的,它与粒径变化密切联系.随着絮体粒径增大,絮体形状越不规则,这一结论与Vahedi和Gorczyca的研究结果相一致.根据Deq将絮体划分为小絮体(Deq﹤130.00 μm)、大絮体(Deq>130.00 μm),小絮体Rd均大于0.520,大絮体Rd均小于该值.

两种方法培养的成熟污泥絮体规则度大小相似,但变化规律不同,直接培养污泥絮体Rd逐步减小,而驯化污泥是0.400上下波动.

3.2.3 絮体密实程度变化

污泥培养过程中絮体孔隙率(Po)变化.污泥直接培养絮体Po变化范围小(0.008~0.049),培养初期、中期絮体Po呈现增大趋势,后期有一定的波动性.驯化污泥絮体Po受絮体的解体和重絮凝影响大,其变化范围较大(0.030~0.120),驯化初期、后期絮体Po呈现减小趋势,中期呈增长趋势.

污泥絮体Deq和Po变化表明:絮体Deq小于104.00 μm时,随着絮体粒径的增大,絮体孔隙率不断增大.根据斯莫卢霍夫斯基的絮团-絮团动力学凝聚过程可以理解,絮体与絮体在碰撞凝聚时必然存在孔隙,凝聚的越多孔隙越多,因此随着絮体粒径的增大,絮体孔隙率也越大.但当絮体Deq大于104.00 μm时,由于挤压作用,随着絮团-絮团不断絮凝,形成的絮体内部结构紧密,孔隙减小,因此孔隙率不随絮体粒径变化.

因此,直接培养初期和中期絮体Po呈增大趋势,驯化培养初期和后期呈减小趋势,培养成熟后,直接培养的污泥絮体Po小于驯化污泥絮体Po.

3.2.4 絮体丝状菌指数变化

污泥培养过程中的絮体丝状菌指数(Ftl)变化.直接培养前16 d和驯化培养整个过程,絮体内丝状菌含量少(0~0.40 μm · mg-1).这是由于本研究采用纯氧曝气氧含量高,且营养配比合理,而丝状菌适于在低溶解氧或低负荷环境生长,但是污泥直接培养过程的中期,系统中开始出现大量丝状菌,到污泥培养的第31 d达到絮体Ftl最大值(30.50 μm · mg-1),污泥容积指数(SVI)为41.90 mL · g-1.产生这一现象的原因,主要由于培养污泥絮体在中后期絮体粒径增大,结构密实,导致营养物质、氧气很难传输到絮体内部,抑制了常规微生物的生长,丝状菌获得更多的营养,快速生长;丝状菌的生长反过来又促进营养物质、氧气在絮体内部的流动,致使污泥培养成熟后絮体内丝状菌数量迅速减少,试验第35 d系统内丝状菌指数已恢复到3.00 μm · mg-1.当然,直接培养后期由于丝状菌大量存在,增加了絮团-絮团絮凝的能力,从而促进絮体Deq迅速增大.


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