连续流网板反应器中好氧颗粒污泥快速形成机制研究

发布时间：2017-06-19 21:07

  本文关键词：连续流网板反应器中好氧颗粒污泥快速形成机制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近二三十年在污水处理领域出现了一种既高效又经济的新污水生物处理技术—好氧颗粒污泥技术。好氧颗粒污泥是在污水处理系统中好氧状态下微生物自凝聚而形成的一种与普通活性污泥性能格外不同的颗粒状微生物聚集体,其外形近似球形或椭球形。具有规则的外观形态,紧密的颗粒结构,优异的沉降性能,丰富的微生物群落,较强的有毒有害物质的处理能力以及较强的适应有机负荷、水力负荷骤变的能力等优点,其不仅可以高效的降解污水中的有机碳,又可以实现同步去除污水中的氮、磷污染物。这些优点吸引了世界各国的专家学者的研究兴趣,对其展开了大量的研究,以期应用到实际污水处理工程当中。本实验采用连续流网板反应器对好氧颗粒污泥的快速形成机制进行研究。初始研究阶段,在好氧颗粒污泥形成与丝状菌膨胀最终解体的过程中,对污泥形态、物理性质及对污染物去除效能的变化进行了阐述和分析;并对主反应区好氧颗粒污泥形成机制、丝状菌过分增殖及好氧颗粒污泥稳定维持进行了探讨;后期通过对反应器运行的改善,所形成的好氧颗粒污泥可以长期稳定维持且物理性能及污染物去除效能十分优异。反应器运行至第15d时,主反应区便形成了好氧颗粒污泥,至第22d好氧颗粒污泥基本成熟。在颗粒污泥稳定维持阶段,粒径分布在0.5~5.0mm的范围内,最高沉降速率可达44.8m/h,污泥容积指数为21mL/g左右,污泥浓度最高高达5.8g/L,体现出了好氧颗粒污泥优异的沉降性能;反应器对COD、TN、NH3-N、TP的去除率分别最高可达91.75%、82.34%、91.04%、71.45%。连续流网板反应器中的“促进区”在好氧颗粒污泥的形成过程中扮演着不可或缺的重要角色。促进区网板上形成的生物膜在水力剪切作用下脱落,脱落的生物膜随水流进入主反应区作为微生物聚集的内核,微生物附着生长,可以加速好氧颗粒污泥的形成。水力剪切力不仅为促进区生物膜的脱落提供动力,而且在主反应区好氧颗粒污泥的形成与成熟过程中起到至关重要的作用。表面气速为2.5cm/s时,促进区生物膜的生长与脱落可达到均衡状态且主反应区形成的好氧颗粒污泥表面光滑、形状规则、边界清晰、结构紧密。不同运行阶段反应器内微生物量不同,以阶梯式增加进水流量的方式来逐步提高进水有机负荷,有利于好氧颗粒污泥的快速形成。当进水有机负荷提高至5.0kgCOD/(m~3·d)时,随着反应器的运行颗粒污泥逐渐成熟,成熟的好氧颗粒污泥可以稳定维持一周以上的时间且物理性质及污染物去除效能优异。初期研究阶段,好氧颗粒污泥发生丝状菌膨胀的主要原因是:丝状菌因其较大的比表面积大的外形特性而具有良好的传质性能,随着反应器的运行,主反应区污泥负荷及氮磷含量逐渐降低,在营养物质浓度较低时,丝状菌具有生长优势,最终导致好氧颗粒污泥发生丝状菌膨胀。再次培养时,采取措施提高主反应区污泥负荷及氮磷营养物质后,好氧颗粒污泥可以长期稳定维持。污泥浓度基本稳定维持在5.8g/L左右,污泥容积负荷基本稳定维持在21mL/g左右;反应器对COD的去除率稳定维持在90%左右,对TN的去除率稳定维持在80%左右,对TP的去除率稳定维持在70%左右,加设恒流泵直接向主反应区供水的方式使反应器实际处理污染物的量要大于进水中污染物的量,所以系统实际对这些污染物的去除效能好于数据显示,表明了好氧颗粒污泥对污染物稳定高效的去除效能。
【关键词】：好氧颗粒污泥 连续流 网板 形成机制
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-27
• 1.1 好氧颗粒污泥技术概述12-16
• 1.1.1 好氧颗粒污泥的特性12-13
• 1.1.2 国外好氧颗粒污泥技术的研究历程13-14
• 1.1.3 国内好氧颗粒污泥技术的研究历程14-15
• 1.1.4 好氧颗粒污泥技术的实际污水处理应用15-16
• 1.2 好氧颗粒污泥的形成机理16-18
• 1.2.1 好氧颗粒污泥形成的几种假说16-18
• 1.2.2 好氧颗粒污泥形成的四步途径18
• 1.3 好氧颗粒污泥形成的主要影响因素18-21
• 1.3.1 有机负荷18-19
• 1.3.2 水力剪切力19
• 1.3.3 微生物饥饿期19-20
• 1.3.4 水力选择压20
• 1.3.5 金属离子的存在20-21
• 1.4 连续流好氧颗粒污泥技术的研究进展21-25
• 1.4.1 连续流好氧颗粒污泥反应器21-23
• 1.4.2 连续流好氧颗粒污泥技术的优势23-24
• 1.4.3 连续流好氧颗粒污泥存在的问题及解决途径24-25
• 1.5 本课题研究的目的及意义25
• 1.5.1 研究目的25
• 1.5.2 研究意义25
• 1.6 本课题的主要研究内容25-27
• 2 实验装置、材料及分析方法27-33
• 2.1 实验装置与主要仪器设备27-29
• 2.1.1 连续流网板反应器实验装置27-28
• 2.1.2 主要实验设备28-29
• 2.2 实验用水与接种污泥29
• 2.3 技术理论29-30
• 2.3.1 过流断面加设网板的优化作用29
• 2.3.2 网板反应器好氧颗粒污泥形成的微观机理29-30
• 2.4 实验项目及分析方法30-33
• 2.4.1 实验过程中水质、污泥指标的分析方法30-31
• 2.4.2 实验所需仪器与药品31-33
• 3 连续流网板反应器中好氧颗粒污泥的快速培养33-51
• 3.1 引言33
• 3.2 连续流网板反应器的启动与运行工艺参数的选择33-34
• 3.2.1 反应器的启动33-34
• 3.2.2 反应器运行工艺参数的选择依据34
• 3.3 好氧颗粒污泥的快速形成与最终解体的过程34-37
• 3.3.1 微生物颗粒化进程简述34-35
• 3.3.2 反应器运行过程中各阶段工艺参数控制35-36
• 3.3.3 好氧颗粒污泥解体36-37
• 3.4 好氧颗粒污泥快速形成过程中污泥外观形态的变化37-39
• 3.4.1 促进区生物膜外观形态变化37-38
• 3.4.2 主反应区污泥外观形态变化38-39
• 3.5 好氧颗粒污泥快速形成过程中物理性质的变化39-43
• 3.5.1 污泥沉降速率39-40
• 3.5.2 颗粒污泥粒径分布40-41
• 3.5.3 污泥容积指数(SVI)41-42
• 3.5.4 污泥浓度(MLSS)与污泥沉降比(SV_30)42-43
• 3.6 好氧颗粒污泥快速形成过程中污染物的去除效能43-49
• 3.6.1 好氧颗粒污泥的形成过程对COD的去除44-45
• 3.6.2 好氧颗粒污泥的形成过程对氮的去除45-47
• 3.6.3 好氧颗粒污泥的形成过程对磷的去除47-49
• 3.7 本章小结49-51
• 4 连续流网板反应器中好氧颗粒污泥快速形成机制及稳定维持探讨51-63
• 4.1 连续流网板反应器中好氧颗粒污泥快速形成机制探讨51-54
• 4.1.1 环境条件层面好氧颗粒污泥快速形成机制探讨51-53
• 4.1.2 形成过程层面好氧颗粒污泥快速形成机制探讨53
• 4.1.3 连续流网板反应器快速培养好氧颗粒污泥的“假说”解释53-54
• 4.2 连续流网板反应器中好氧颗粒污泥稳定维持探讨54-56
• 4.2.1 好氧颗粒污泥发生丝状菌膨胀的原因54
• 4.2.2 连续流网板反应器中好氧颗粒污泥发生丝状菌膨胀原因分析54-55
• 4.2.3 连续流网板反应器中好氧颗粒污泥丝状菌膨胀应对措施55-56
• 4.3 改善运行条件后好氧颗粒污泥长期稳定维持分析56-61
• 4.3.1 主反应区好氧颗粒污泥成熟前COD、TN、TP随时间的变化56-57
• 4.3.2 主反应区好氧颗粒污泥成熟后为避免再次发生丝状菌膨胀的措施57-58
• 4.3.3 好氧颗粒污泥浓度及沉降性能的稳定维持58-59
• 4.3.4 好氧颗粒污泥对污染物的去除效能的稳定维持59-61
• 4.4 本章小结61-63
• 结论63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻读学位期间的研究成果69

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