好氧颗粒污泥-膜生物反应器的长期运行特征及其颗粒粒径的快速调整

发布时间：2020-03-25 20:48

【摘要】：好氧颗粒污泥和膜生物反应器都是减少设备占地面积,提高出水水质的污水处理技术,两者的结合更是集两家之长。本实验在连续流好氧颗粒污泥-膜生物反应器中直接培养出好氧颗粒污泥的基础上,对已经稳定运行了383天的好氧颗粒污泥-膜生物反应器(Aerobic granular sludge-membrane bioreactor,AGS-MBR)进行研究,主要讨论刺激丝状菌生长是否能促进好氧颗粒污泥-膜生物反应器内颗粒污泥粒径的增大及其机制。本实验采取人工模拟生活污水,碳氮磷比为100:5:1,实验分为两个阶段,阶段一时间为前28天,此阶段反应器运行模式与之前完全一致,阶段二为28-56天,在28天时对反应器内污泥进行持续曝气刺激丝状菌生长,随后按阶段一模式正常运行。在整个实验期间实时记录反应器内溶解氧、温度、膜组件跨膜压差变化,每天测定反应器的出水水质指标,定时检测污泥的胞外聚合物浓度,用光学显微镜和电镜观察污泥变化,用激光粒度仪检测污泥粒度变化,用高通量测序的方法分析微生物群落演替情况。经观察,好氧颗粒污泥-膜生物反应器在长期稳定之后会处于一个稳定状态,此时反应器对各项污染物处理效果都较好,污泥形态规则,大小分布较窄,但总体粒径也较小(平均粒径约为200μm)。在对反应器内污泥进行持续曝气后丝状菌获得了生长优势大量生长,其中反应器内最多的丝状菌是norank_p_Saccharibacteria,在阶段二期间处于绝对优势物种(占比超过50%)。刺激丝状菌生长之后,颗粒污泥粒径也随之增大,反应器内污泥粒径从200μm迅速增大到接近400μm,经检测,颗粒污泥的胞外聚合物和蛋白质/多糖的比值要高于絮状污泥,这是污泥颗粒化的重要原因。好氧颗粒污泥-膜生物反应器的有机物处理效果一直很稳定,平均去除率达98.48%,而反应器脱氮除磷的能力则依赖于好氧-厌氧交替的环境,总氮和总磷的平均去除率分别为93.7±4.6%和90.1±5.8%,且当颗粒污泥粒径增大时,反应器的脱氮除磷能力会更加稳定。此外,本实验还研究了停止运行20天的好氧颗粒污泥-膜生物反应器重新自启动后的恢复情况,结果表明,比起最初反应器接种活性污泥的启动时间,重新自启动的时间要明显缩短,且对污染物去除效果好,污泥颗粒化时间短,证明好氧颗粒污泥-膜生物反应器具有很好的恢复性能和运行稳定性。综上,本试验证明了刺激好氧颗粒污泥-膜生物反应器内丝状菌的生长可以有效增大污泥粒径和强化反应器处理污染物的能力,且好氧颗粒污泥-膜生物反应器具有良好的恢复能力及运行稳定性。
【图文】：

路线图,研究技术,路线

广东工业大学硕士学位论文实时监测，用压力传感器和无纸记录仪实时记录膜组件跨膜压差的反应器内颗粒污泥和絮状污泥的胞外聚合物含量，定时使用光学生物相的变化情况，定时使用粒径分析仪检测污泥粒径变化，用察反应器内污泥微生物群落的变化情况，同时采用扫描电镜对污微观观察。二为关于长期稳定运行的好氧颗粒污泥-膜生物反应器停运后再次研究，在此实验开始之前，反应器研究稳定运行了 515 天，在反天对反应器出水及污泥性质进行常规指标监测，对好氧区和搅拌行实时监测，用压力传感器和无纸记录仪实时记录膜组件跨膜压使用光学显微镜观察反应器内生物相的变化情况的技术路线如图 1-1 所示：

示意图,实验装置,示意图,溶解氧

图 2-1 实验装置示意图Fig.2-1 Schematic diagram of experimental device(1) 膜组件；(2) 曝气装置；(3) 气体转子流量计；(4) 空气压缩机 (5) 好氧区溶解氧探头；(6) 搅拌区溶解氧探头；(7) 螺旋搅拌桨；(8) 进水蠕动泵；(9) 压力传感器；(10) 出水蠕动泵；(11) 液体转子流量计；(12) 无纸记录仪；(13) 溶解氧仪。2.1.2 试验装置材料试验装置所需材料及其用途如表 2-1 所示。表 2-1 试验装置材料及用途Table 2-1 Materials and usages of the experimental equipments
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

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