生活污水SBR亚硝化颗粒污泥的快速启动及稳定运行研究

发布时间：2019-01-14 12:39

【摘要】：随着氮素对水环境的严重污染,脱氮工艺也在日益更新。其中亚硝化-厌氧氨氧化是一种新型的脱氮工艺,而亚硝化过程是利用氨氧化菌将进水中56%的NH4+-N氧化为NO2--N,厌氧氨氧化是将剩余的NH4+-N和生成的NO2--N反应产生N2来达到脱氮的目的。因此,亚硝化-厌氧氨氧化具有节省碳源,节省耗氧量,污泥产率低等优点而成为目前脱氮研究的热点。亚硝化是厌氧氨氧化的前置工艺,是自养脱氮工艺的限速步骤,因此高负荷的亚硝化能够提高整体工艺的脱氮负荷,而亚硝化颗粒污泥是具有特殊结构的好氧颗粒污泥,因其良好的沉淀性能,耐冲击负荷,较长的污泥停留时间,无污泥膨胀等优点可实现较高负荷的亚硝化。因此如何快速的培养出亚硝化颗粒污泥及颗粒污泥的稳定运行成为近期有待解决的问题之一。本试验采用两组SBR反应器,研究在生活污水下,通过接种30%的亚硝化颗粒污泥来达到快速启动亚硝化颗粒污泥的目的,并在颗粒污泥形成后通过控制沉淀时间和上升流速来对比颗粒污泥粒径的变化情况,并通过改变进水p H值分析其亚硝化性能的变化,最后在颗粒污泥的亚硝化遭到破坏后,研究恢复亚硝化的最佳方法。试验首先采用R1,R2两组SBR反应器,其中R1接种的硝化絮状污泥中添加30%亚硝化颗粒污泥,R2只接种硝化絮状污泥,在生活污水的的条件下通过控制反应器的曝气量为2L/min,沉淀时间分别为10min、18min和进出水高FA来启动亚硝化颗粒污泥。结果表明,R1经12d(48个周期)启动成功,R2经过42d(168个周期)启动成功,两个反应器的亚硝化率均能稳定的维持在95%以上,颗粒平均粒径在第60天分别达到了922μm和625μm。试验结果表明,采用亚硝化和颗粒化同时进行的策略可以快速启动亚硝化颗粒污泥,接种部分亚硝化颗粒污泥可以进一步缩短启动时间;而R1中PS/PN的变化比较平稳,说明R1中的微生物能够尽快的适应新的环境,抵御环境的变化;出水浊度和SVI的检测结果表明,R1的颗粒结构比R2紧凑,且凝聚沉降性能比R2好,R1更有利于污泥浓度的增长。为保证颗粒污泥的稳定运行,试验进一步对颗粒污泥反应器的运行参数进行研究。试验过程中先将R1的沉淀时间逐渐减少为10min-8min-5min-4min,R2的沉淀时间减少为15min-10min-8min-6min-4min,分析试验数据,表明当颗粒污泥的粒径达到最大值时,改变沉淀时间,排出水的污泥量不再发生改变,颗粒污泥的粒径也没有明显变化。随后将R1和R2的颗粒污泥混合,重新平均分配在R3和R4反应器中。R3反应器用来研究不同的气升流速对颗粒污泥粒径的影响,试验通过控制R3反应器的曝气量分别为1L/min,2L/min,3L/min来分析研究颗粒污泥的粒径及亚硝化率的变化。试验数据表明,当曝气量为1L/min时,颗粒污泥的粒径有所增加;当曝气量为2L/min时,颗粒污泥的平均粒径却有些减少,大致维持在900μm以上;当曝气量为3L/min时,颗粒的平均粒径也在逐渐的降低,且减少到900μm以下。结果表明,在亚硝化颗粒污泥形成并且颗粒的粒径达到稳定以后,应当控制曝气量较低,才能维持颗粒污泥粒径的稳定。R4反应器用来研究不同的p H对颗粒污泥的亚硝化性能的影响,试验分别调节反应器内的p H=6、p H=7、p H=8、p H=9、p H=10。试验结果表明,在进水的p H为8.0左右时,才能使颗粒污泥的亚硝化率达到最大且保持稳定。由于亚硝化颗粒污泥经过长期的运行,颗粒污泥的亚硝化率有所降低,若在此情况下长期运行,颗粒污泥的亚硝化性能将会破坏。因此对亚硝化颗粒污泥破坏后的恢复进行试验研究,通过接种亚硝化性能已经被破坏的颗粒污泥,分别采取低溶解氧,高FA低溶解氧和高FA恢复颗粒污泥的亚硝化。结果表明,在低溶解氧下,亚硝化恢复所需的时间为50天,不利于亚硝化的快速恢复,还会影响后续试验的进展;在高氨氮低溶解氧下,反应器不但运行的周期长,而且当SBR反应器闲置时易发生反硝化,污泥容易上浮,使得许多颗粒污泥在排水时排出反应器;在高FA时,由于反应器内的溶解氧含量较大,污泥不易上浮,所以排水中携带很少的污泥,能够在很大程度上减少污泥的流失,保证颗粒污泥的污泥浓度,并且也能够很快的恢复亚硝化颗粒污泥的亚硝化性能。所以高FA是快速恢复颗粒污泥亚硝化的最好方法。综上,试验通过研究快速启动亚硝化颗粒污泥的方法,以及影响颗粒污泥的因素和如何恢复颗粒污泥的亚硝化,得到启动亚硝化颗粒污泥的有效方法和颗粒污泥运行的最适控制参数以及恢复亚硝化的方法,最终使亚硝化颗粒污泥能够长期稳定的运行。
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【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X799.3

【参考文献】