【摘要】：活性污泥处理技术作为一项百年工艺,是现如今城镇生活污水处理中运用最为广泛的污水处理技术,但由于我国城镇生活污水的低碳氮比,以及伴随污水生物处理大量的剩余污泥难以处理处置等问题的存在,成为了制约其工艺发展的瓶颈。将剩余污泥进行预处理作为碳源回用污水处理系统强化污水脱氮效能,在实现剩余污泥减量化的基础上对剩余污泥进行资源化利用,符合现阶段我国的水环境需求。本课题采用济南光大水务一厂的曝气池回流活性污泥进行超声溶胞预处理,并对其进行厌氧水解酸化。从污泥液相中污泥溶胞率、污泥溶出基质、污泥粒径等角度出发,考察剩余污泥超声-水解酸化(Ultrasound-Hydrolysis Acidification,UHA)处理最佳溶胞工况参数。以模拟生活污水为对象,将剩余污泥UHA产物作碳源汇入AAO系统,探究系统脱氮及污染物去除效能,并通过SEM、PCR电泳分析等技术对系统内微生物群落状态及种类角度进行机理分析。主要结论如下:对剩余污泥超声溶胞试验表明,超声能够有效的对污泥细胞进行破碎,进而释放大量的有机质到液相中。不同声能密度下污泥的SCOD、蛋白质及多糖等有机质随时间的延续出现阶段性的增长变化:0~30min内的增长趋势为线性增长,30min之后趋势变缓。数据说明超声预处理能够对污泥絮体进行有效的破坏。通过对污泥粒径的分析,当声能密度作用大于1W/mL时,污泥粒径在30min内由260~300μm降至10~11μm,但随着时间继续延长,污泥粒径不在发生变化,说明超声处理甚于污泥存在一定的限值。为使得污水生物处理中微生物所需求的小分子易降解性碳源,本实验将超声处理的污泥分别在室温25℃条件下进行10d的水解酸化发现:挥发酸积累的最佳时间均在第7d,不同声能密度下的(0.50、0.80、1.00、1.60、2.00W/mL)挥发酸量分别为645、1012、1279、1413mg/L。通过对污泥溶出SCOD、污泥粒径、以及液相中挥发酸浓度变化进行比较分析发现:当液相中污泥粒径越小、SCOD浓度越高时,小分子易降解性碳源即挥发酸的浓度越多。为研究剩余污泥UHA产物的反硝化性能,将其与乙酸钠作碳源相比较分析UHA产物的反硝化效能发现:由于UHA产物中含有大量的小分子物质,为反硝化菌提供良好的碳源,有效的强化了反硝化菌的脱氮能力,对以UHA产物为碳源的反应器和以乙酸钠为碳源的反应器进行反硝化测试240min,UHA产物反应器的硝酸盐产量略高于乙酸钠,UHA产物反硝化速率为751.69mgNO_3-N/(mg MLSS·min)略低于乙酸钠反应器的反硝化速率为868.32mgNO_3-N/(mg MLSS·min),分析原因由于UHA产物内存在的蛋白质等大分子物质为其他异样菌提供碳源,阻碍了反硝化细菌的进一步强化。将剩余污泥UHA(1.50W/mL,30min,水解酸化7d)处理产物,作为碳源回用于AAO反应器,进行连续40d的周期运行发现:出水TN、氨氮浓度分别从UHA投加前的14.90mg/L和13.50mg/L降低至5.75mg/L和2.80mg/L,相对应的去除率从62.20%和62.60%提升到了88.93%和89.60%。通过对系统经SEM观察发现,UHA产物投加之后,缺氧区域杆状菌数目分布更加密集;好氧区域的微生物群落由表面凹陷的球菌变换为较为饱满的密集球状菌。采用PCR电泳分析技术对微生物群落结构进行测序分析发现:UHA产物的投加对系统内微生物群落结构产生了影响。Betaproteobacteria、Alphaproteobacteria等反硝化菌种随着UHA产物的投加而增加,强化了污水生物处理的脱氮效能。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703
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