SBR中好氧顆粒污泥的培養(yǎng)與除污效能

1、第21卷第2期中國給水排水Vol . 21No . 22005年2月CH I N A WATER &WASTEWATER Feb . 2005S BR 中好氧顆粒污泥的培養(yǎng)與除污效能黃玉峰, 張麗麗, 郝薇蔡偉民, 采用人工配水, 通過控制運行條件在S BR 中成功地培, 該好氧顆粒污泥具有良好的同步硝化反硝化和去除COD 的性能。好氧顆粒污泥成熟后平均直徑為45mm , 沉速為7290m /h, 反應(yīng)器中MLSS 為7. 8g/L,使反應(yīng)器對COD 和NH 3-N 的去除率分別達到了95%98%和75%90%。關(guān)鍵詞:序批式反應(yīng)器; 好氧顆粒污泥; 同步硝化反硝化中圖分類號:X703

2、. 1文獻標(biāo)識碼:C 文章編號:1000-4602(2005 02-0053-031121(1. 上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 上海,Culti va ti on and Re m ova l Eff i c i ency of Aerob i c Granul ar Sludge i n SBRHUANG Yu 2feng , ZHANG L i 2li , HAO W ei , CA IW ei 2m in1121(1. S chool of Environm enta l Science and Eng ineering, S hanghai J iaotong U n iversi

3、ty, Shang 2hai 200240, China; 2. Research Center for Environm ental M onitoring, Harbin 150076, China Abstract:Fl occular activated sludge was used as seeding sludge . Aer obic granular sludge was cultivated in sequencing batch react or (S BR fed with synthetic waste water by contr olling operati on

4、al conditi ons . It is de monstrated that si m ultaneous nitrificati on and denitrificati on, and COD re moval can be achieved with high perfor mance . The matured aer obic granular sludge has an average dia meter of 4-5mm and settling rate of 72-90m /h, with MLSS 7. 8g/Lin react or . The re moval r

5、ate of COD and NH 3-N comes up t o 95%-98%and 75%-90%res pectively .Key words:sequencing batch react or; aer obic granular sludge; si m ultaneous nitrificati on and denitrificati on試驗材料和方法1111試驗裝置為曝氣時間。112原水水質(zhì)S BR 反應(yīng)器的容積為2. 4L, 內(nèi)徑為5c m , 總高原水采用人工配制, 其水質(zhì)見表1。表1原水水質(zhì)Tab . 1Ra w water quality-1項目COD /(mg

6、 L -1 NH 3-N /(mg L 范圍800220055150度為1. 42m , 出水口設(shè)在距底部0. 72m 處。原水經(jīng)蠕動泵由上部進入S BR 反應(yīng)器(排水也由該泵完成 , 微孔曝氣器設(shè)在反應(yīng)器的底部, 由氣泵供氧, 曝氣量為4. 5L /min 。反應(yīng)器置于恒溫室內(nèi), 控制水溫在(25±4 。用P LC 控制進水、曝氣、沉淀、排水全過程, 每個周期為4h, 其中進、排水均為5m in, 沉淀時間則根據(jù)需要在120m in 變化, 其余pH 7. 0±0. 5113分析項目及方法COD 、S V 、S V I 、MLSS 、OUR:標(biāo)準方法; DO:溶氧儀; N

7、H 3-N:凱氏定氮儀; NO 3-N:紫外分光光度-法; NO 2-N:N -(1-萘基 -乙二胺光度法; 好氧-第2期中國給水排水第21卷顆粒污泥直徑:多目分篩法; 生物相通過光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡觀察。試驗裝置見圖1 。大, 可認為顆粒污泥已成熟。成熟的顆粒污泥表面光滑, 呈球形或橢圓形。在顆粒污泥逐漸形成的過程中, 盡管進水COD 濃度逐漸提高, 但出水COD 基本穩(wěn)定在70140mg/L,對COD 的平均去除率高達95%, 這是微生物量逐漸增加的結(jié)果。, 35565mg/L,3為NO x -N 濃度40天時, 好氧, 出水NO x -N 濃度呈明顯下降趨勢。試驗后期進水NH 3-N 高

8、達150mg/L,但出水NH 3-N 僅為1317mg/L,出水NO x -N 保持在0. 51. 5mg/L。這表明, 隨著好氧顆粒污泥直徑的逐漸增大, 反應(yīng)器對NH 3-N 的去除效果也逐圖1試驗裝置Fig . 1Schematic diagra m of experi m ental setup-步提高, 其原因是:好氧顆粒污泥粒徑的增大使其內(nèi)部出現(xiàn)了局部缺氧或厭氧區(qū)域, 形成了有利于同步硝化反硝化的微觀環(huán)境。212同步硝化反硝化效果2結(jié)果及討論211好氧顆粒污泥的形成過程為了考察該好氧顆粒污泥實現(xiàn)同步硝化反硝化的情況, 在試驗的第100天于一個運行周期內(nèi)隔30m in 取樣一次測定CO

9、D 、NH 3-N 、NO x -N, 結(jié)果表-以上海市閔行區(qū)污水廠曝氣池中的活性污泥為種泥(MLSS 為2g/L,S V I 值為232mL /g , 啟動后根據(jù)其形態(tài)的變化將好氧顆粒污泥的形成過程分為3個階段:啟動馴化期、顆粒污泥出現(xiàn)期、顆粒污泥明, 進水COD 為1800mg/L、NH 3-N 為94mg/L,隨著反應(yīng)的進行則COD 和NH 3-N 濃度逐漸降低, 其中大部分COD 在前30m in 就已被降解, 這為硝化過程創(chuàng)造了良好條件。當(dāng)反應(yīng)進行到第60m in 時, 反應(yīng)器中的COD 已降至100mg/L,NH 3-N 降至70mg/L,NO x -N 約為1. 0mg/L。運行

10、周期結(jié)束后, 反應(yīng)器中的COD 、NH 3-N 分別降至50、14mg/L,而NO x -N 濃度則升至1. 4mg/L(見圖2 。-成熟期, 不同階段的試驗結(jié)果見表2。表2不同階段的試驗結(jié)果Tab . 2Operating results in different stages沉速COD 負荷S V I C OD NH 3-1/(g /(mL /(m 去除去除率/(g L-1-1-1-1/dd L g h /%1202. 53. 02463. 35. 03545. 46. 73. 25. 27. 8232. 55. 95. 488433256. 98. 75644729096. 575. 6

11、88. 691. 5接種污泥為絮狀, 沉降性能較差, 經(jīng)過10d 的馴化后其顏色逐漸由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)闇\黃色。在以后的試驗過程中不斷提高COD 負荷, 并逐步減少沉淀時間, 選擇性地排出沉降性能較差的污泥。啟動馴化期結(jié)束后S V I 已降至100mL /g左右,MLSS 達到3. 2g/L,污泥的沉降性能改善明顯。經(jīng)過40d 的運行后反應(yīng)器中出現(xiàn)了肉眼可見的細小好氧顆粒污泥, 至第60天時淡黃色米粒狀的好氧顆粒污泥在反應(yīng)器中大量出現(xiàn), S V I 也降至43mL /g,MLSS 則達到了5. 2g/L。運行了80d 后, 顆粒污泥的外觀變化不圖2氮形態(tài)的變化Fig . 2Variati on of

12、nitr ogen concentrati on with ti m e第2期黃玉峰, 等:S BR 中好氧顆粒污泥的培養(yǎng)與除污效能第21卷根據(jù)缺氧微環(huán)境理論, 好氧顆粒污泥外表面的溶解氧濃度較高, 微生物以異養(yǎng)好氧菌、硝化菌及氨-化菌為主, NH 3-N 首先被氧化為NO 3-N 或NO 2-N 。成熟的好氧顆粒污泥呈球形, 較大的粒徑(平均直徑為45mm 在一定程度上妨礙了溶解氧向內(nèi)部擴散, 使其內(nèi)部產(chǎn)生了缺氧或厭氧區(qū), 反硝化菌-在缺氧或厭氧環(huán)境中, 直接將NO 3-N 或NO 2-N 還原為氮氣。213好氧顆粒污泥的特性, , 其直徑多集中在45mm , 少量較大粒徑(7mm 與較小粒

13、徑(3mm 的顆粒污泥也共存在反應(yīng)器中。沉降特性和耗氧速率(S OUR 試驗過程中污泥的S V I 及S OUR 變化情況如圖3所示 。S OUR 能夠表征好氧微生物的活性。當(dāng)顆粒污泥大量出現(xiàn)時測得S OUR 為68mg O 2/(g MLVSS h , 隨著運行時間的延長則S OUR 值逐漸降低, 并最終降至35mg O 2/(g MLVSS h 左右?？梢? 顆粒污泥直徑的增大減少了顆粒污泥內(nèi)部與氧的相對接觸面積, , 這為好氧顆粒、, 好氧顆粒污泥結(jié)構(gòu)致密、表面光滑, 形狀規(guī)則。掃描電鏡則顯示, 顆粒污泥表面有很多空穴, 這些空穴能夠保證營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞, 同時也利于有毒代謝副產(chǎn)物排出顆粒

14、污泥內(nèi)部。好氧顆粒污泥主要由細菌、真菌等微生物與胞外多聚物相互嵌合構(gòu)成。另外, 在掃描電鏡下還觀察到了絲狀微生物的存在, 且被胞外多聚物所包裹。結(jié)論3通過控制S BR 反應(yīng)器的運行條件可成功地培養(yǎng)出具有同步硝化反硝化和去除有機物功能的好氧顆粒污泥。好氧顆粒污泥成熟后可使反應(yīng)器對COD 、NH 3-N 的去除率分別達到95%98%、75%90%。參考文獻:1APHA. Standard Methods for the Exa m inati on of W aterand W astewater M.W ashingt on DC:American Public Health A ss ociati on, 1995.2白曉慧. 利用好氧顆粒污泥實現(xiàn)同步硝化反硝化J .圖3SVI 和SOUR 的變化Fig . 3Variati on of S V I and S OUR with operating ti m e中國給水排水, 2002, 18(2 :26-28.3張自杰, 張忠祥, 錢易. 環(huán)境工程手冊(水污染防治由圖3可知, 隨著好氧顆粒污泥的形成則污泥的沉降性能逐步改善, 并遠優(yōu)于普通活性污泥, 這使得S BR 的沉淀時間大大縮短, 從而可增加曝氣反應(yīng)時間, 提高了反應(yīng)效率。工程信息卷 M.北京:高等教育出版社,