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好氧颗粒污泥处理农村生活污水的实验研究

乐虎电子游戏官网 2020-06-28 9人浏览

分散的农村生活污水难以收集,直接排入水体将对环境造成危害并威胁人体健康。因此,对好氧颗粒污泥技术处理农村生活污水进行了研究。结果表明,在絮凝污泥颗粒化过程中,污泥沉降性能和生物量得到明显改善。污泥细胞外聚合物中的蛋白质含量增加了5.3倍,蛋白质含量与多糖含量的比值提高到2.64,证明蛋白质浓度的增加是活性污泥颗粒化的主要因素。农村生活污水经好氧颗粒污泥处理后,出水水质达到A级排放标准,出水COD,氨氮,总氮和磷酸盐浓度分别为30.1、3.8、12.3和0.5 mg / L。好氧颗粒污泥的稳定性及其对农村生活污水的处理效率随有机负荷和温度的变化不大,具有节约土地,不受地域限制,操作管理方便,节约运行成本的特点,适用于处理和分散。农村生活污水类型。同时,由于好氧颗粒污泥及其细胞外聚合物中多糖和蛋白质的含量较高,因此适合回收污泥的能量/资源,对污泥资源的利用具有重要意义。

水资源短缺使水的瓶颈问题在农业发展过程中日益突出。近年来,干旱不时发生,农业生产越来越依赖地下水,但是地下水资源非常宝贵,特别是深层地下水的蓄积需要几十年的时间才能恢复;利用引水补给地下水可以缓解农业生产现象中的缺水现象,但源水量减少,引水能力有限,成本较高。基于上述因素,高效农村污水处理与回用技术的发展已逐渐受到关注。

在靠近市政管网且具有建设条件的农村地区,生活污水通常由市政管网收集并进入城市污水处理厂进行处理,而中心村和自然村则有污水处理厂。人口普遍建设污水集中处理设施。但是,对于布局分散,地形复杂,污水收集和建设困难的农村地区,污水处理往往达不到预期的效果。因此,发展一种布局灵活,运行稳定,管理方便,节约成本,出水水质达标的分散式农村生活污水处理工艺,对于提高水资源利用率,减少环境污染具有重要意义。

近年来,好氧颗粒污泥技术以其更好的污泥水分离效果,较低的运行成本,较高的生物质和污水处理效率而得到了广泛的研究和应用。在好氧颗粒污泥的形成过程中,将产生大量的细胞外聚合物。这种致密的微生物代谢产物可以有效抵抗污水水质和水量的变化,从而减少对微生物的破坏。

基于分散的农村生活污水的特点和处理技术选择的原则,编辑探讨了使用好氧颗粒污泥技术处理分散的农村生活污水的前景。通过研究絮凝活性污泥的颗粒化过程,揭示和改善好氧颗粒污泥的形成机理具有重要意义。同时,通过分析有机负荷和温度变化对好氧颗粒污泥稳定性和处理效率的影响,阐明了该技术处理分散式农村生活污水的可行性。

1材料和方法

1.1测试设备

该测试使用顺序分批气提反应器(SBAR),并提供了设备的外层带有循环水层。调整反应器温度。反应器的内径为14厘米,高度为150厘米,内部循环装置的内径为8厘米,高度为110厘米,有效容积为22升。进水和排水过程由实时控制系统控制,其中原水从反应器底部通过蠕动进入;排放口位于反应堆中间,排放率保证为50%,由蠕动泵输出。曝气装置设置在反应器底部。反应时间为3小时,其中静态流入时间为60分钟,曝气反应时间为112分钟,污泥沉降时间为3分钟,快速排水时间为5分钟(从驯化到颗粒成熟阶段的活性污泥) ,建立时间从15分钟逐渐减少到3分钟)。在曝气反应期间,使用1 mol / L HCl和NaOH将pH值控制为7.0;静态进水期间溶解氧饱和度为零,曝气反应期间溶解氧饱和度为50%。 SRT控制在28?30 d。 SBAR操作分为三个阶段:第一阶段(0?50 d),系统启动阶段;第二阶段。第二阶段(51?70 d),有机负荷变化模拟阶段(采用静态试验方法);第三阶段(71?120 d),温度变化模拟阶段。

1.2测试种子污泥和污水

测试污泥取自污水处理厂A2O工艺的好氧段,初始接种浓度为4.5 g / L。农村生活污水采用人工配水,其主要成分为:NaAc为180 mg / L,NH4Cl为300 mg / L,KH2PO4为30 mg / L,K2HPO4为60 mg / L,MgSO4为40 mg / L ,CaCl2 80 mg / L;补充1 mL / L微量元素溶液,其组成如下:FeCl3·6H2O为1。5 g / L,H3BO3为0.15 g / L,CuSO4·5H2O为0.03 g / L,KI为0.03 g / L,MnCl2·4H2O为0.12 g / L,Na2MoO4·2H2O为0.06 g / L,ZnSO4·7H2O为0.12 g / L,CoCl2·6H2O为0.15 g / L。进水COD为300 mg / L,氨氮为45 mg / L,PO43–P为15 mg / L。

1.3测试方法

COD,NH4 + -N,NO2--N,NO3--N,PO43--P,TN和MLSS均通过标准方法进行测量。污泥体积指数(SVI)是根据Bao等人的方法测量和计算的。活性污泥的物理强度由Gao等测量。用Sunil等人的方法提取污泥的细胞外聚合物,并测定其多糖和蛋白质的含量。

2结果与讨论

2.1好氧颗粒污泥的形成过程

驯化好氧池10 L(污泥浓度为4.5 g / L)的活性污泥为接种到SBAR中。由于系统的初始沉降时间比污水处理厂第二个沉降池的沉降时间低得多,因此大量的活性污泥从反应器中排出,SBAR中的生物量显着减少。到第10天结束。随着反应器的运行,活性污泥逐渐适应沉降时间短的环境,污泥活性逐渐恢复,并表现出良好的沉降性能,SVI值逐渐降低,生物质逐渐增加(见图1)。当反应器运行至第30至35天时,SBAR中的絮凝活性污泥被完全粒化,成熟的好氧颗粒污泥呈金黄色,具有规则的形状和光滑的表面,大部分粒径为1.5?在2.5毫米之间。

在第一阶段,好氧颗粒污泥SVI从124.6 mL / g下降到41.9 mL / g,并趋于稳定,表明它具有良好的沉降性能,SBAR污泥与水的分离效果更好。同时,生物质也显着增加,第一阶段结束时MLSS增加至5.7 g / L。在好氧颗粒污泥的形成过程中,絮凝活性污泥的颗粒化过程非常接近于培养过程。城市生活污水和咸生活污水条件下的好氧颗粒污泥,表明好氧颗粒污泥可以用于农村生活污水。

2.2好氧颗粒污泥的稳定性

在第一阶段污泥代谢产生的EPS中,多糖(PS)的含量始终处于稳定状态,好氧颗粒污泥形成后, EPS中的多糖含量保持在8至12 mg / g MLSS之间,而蛋白质(PN)的含量则显着增加,从初期的4.6 mg / g MLSS到颗粒污染。当污泥成熟时,MLSS为29.2 mg / g(见图2),蛋白质含量增加了5.3倍,PN / PS值也从0.54增加到2.64,表明EPS中蛋白质含量的增加是活性污泥颗粒化因子。蛋白质材料作为EPS的主要成分,有助于保持颗粒污泥的稳定性,并为颗粒污泥内部的微生物提供合适的生长环境。好氧颗粒污泥中较高的有机质含量及其EPS表明,好氧颗粒污泥可以有效地富集农村生活污水中的碳和氮,这对污泥资源的利用具有重要意义。

2.3好氧颗粒污泥对污染物的去除效率

在第一阶段,由于活性污泥的沉降性能差,因此大量的活性污泥被冲洗掉。结果,污泥的生物量急剧下降,氨氮,总氮和磷酸盐的去除率分别仅为41.3%,30.2%和34.7%(见图3)。随着活性污泥的添加和活性污泥连续5天的沉降性能,其去除氨氮,总氮和磷酸盐的能力逐渐提高。好氧颗粒污泥形成后(第30-35天),微生物活性进一步增强。在阶段I结束时,其对氨氮,总氮和磷酸盐的去除效率持续提高并稳定。氨氮,总氮和磷酸盐的浓度分别达到30.1、3.8、12.3和0.5 mg / L,氨氮,总氮和磷酸盐的去除率分别高达90.4%,77.2%和88.4%。 。在24至32天时,磷酸盐去除能力下降,同时其TN去除能力趋于稳定,这表明在这段时间内反硝化细菌对碳源的竞争性使用可能优于磷积累细菌。第32天后,好氧颗粒污泥对TN和磷酸盐的去除能力增强,表明微生物在颗粒内部微环境中逐渐完成了群落演替过程,显着提高了其向污染物的转化能力。

第一阶段后,SBAR运行稳定,没有污泥膨胀,出水水质达到“城市污水处理厂污染物排放标准” A级标准(GB 18918-2002) )。由于溶解氧的传递的限制,好氧,厌氧和厌氧区域可以依次在好氧颗粒污泥内形成,这为反硝化和除磷创造了有利条件。

2.4有机负荷对SBAR运行的影响

好氧颗粒污泥经过培养和成熟后,对各种污染物的去除效率很高。随着有机负荷(OLR)的增加,好氧颗粒污泥对有机物的代谢能力和硝化能力基本保持稳定,TN和TP的去除能力逐渐提高。这主要是因为有机负荷的增加意味着污水中可利用的碳源增加,从而为好氧颗粒污泥中的反硝化细菌和磷积累细菌提供了足够的营养,从而使NO3--N和TP的浓度逐渐降低。 。该系统的出水水质在不同的有机负荷条件下均保持稳定,所有这些条件均接近或满足GB 18918-2002的A级排放标准,这表明在水质和水量波动的条件下,好氧颗粒污泥技术可以稳定去除污染物。 (如表1所示)。表1不同OLR条件下系统中污染物的浓度

2.5温度对好氧颗粒污泥特性的影响

在不同温度条件下,好氧颗粒污泥具有较高的物理强度以及良好的颗粒稳定性(见图4); PN / PS值随温度升高而增加,表明EPS中的蛋白质含量逐渐增加,而蛋白质物质的稳定存在是好氧颗粒。

Correl公式计算并分析出好氧颗粒污泥强度与PN / PS值之间的相关性高达0.881 0,证明EPS中的高蛋白质含量物质保持了好氧性颗粒污泥的结构稳定性是重的因素。

在早期III阶段,SBAR工作温度降低到8°C。由于对微生物的低温抑制作用,系统流出物的COD增加到78。3 mg / L,由于好氧,去除率降至57.3%颗粒污泥始终处于结构稳定状态,其内部微生物迅速适应低温环境,恢复了去除COD的能力。随着温度的升高,微生物的生长和代谢能力增加,其EPS中的蛋白质含量逐渐增加。稳定的颗粒污泥结构增强了微生物去除有机物的能力。 SBAR废水继续减少。最终去除率稳定在85%左右。温度的波动对好氧颗粒污泥的稳定性和去污能力影响不大,证明了好氧颗粒污泥技术适合处理分散的农村污水。

3结论

1大约30到35天,SBAR中的絮凝活性污泥被完全粒化,大多数颗粒的大小在1.5到2.5 mm之间,成熟了好氧颗粒污泥具有更好的沉降性能(SVI为41.9 mL / g)和更高的生物质(MLSS为5.7 g / L)。

2在絮凝污泥颗粒化过程中,污泥EPS中的蛋白质含量增加了5.3倍,PN / PS值从0.54增加到2.64,表明EPS中的蛋白质含量增加了。污泥颗粒化是活性污泥颗粒化的重要因素,有利于保持颗粒污泥的稳定性,并为好氧颗粒污泥内部的微生物提供了适宜的生长环境。

3好氧颗粒污泥形成后,SBAR运行趋于稳定,并且没有污泥膨胀,出水COD,氨氮,总氮和磷酸盐的浓度达到30.1、3.8、12.3和分别为0.5。 mg / L,氨氮,总氮和磷酸盐的去除率分别为90.4%,77.2%和88.4%,出水水质达到A类排放标准。

4有机负荷和温度的变化对好氧颗粒污泥的稳定性及其对农村生活污水的处理效率影响很小。好氧颗粒污泥具有很强的适应性和冲击负荷能力,适合处理农村生活污水。

扩展阅读:

如何利用好氧颗粒污泥同时进行硝化和反硝化?

如何判断厌氧颗粒污泥的活性

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