低温好氧颗粒污泥反应器的启动特性研究

好氧颗粒污泥技术具有良好的应用前景,但是当温度波动较大时颗粒污泥会发生解体,因此研究低温好氧颗粒污泥反应器的运行对推动好氧颗粒污泥技术的发展具有重要意义。研究了低温条件下好氧颗粒污泥反应器的启动过程及其特性,结果表明:经过约40 d的培养,形成了沉降性能良好和生物量较高的好氧颗粒污泥。污泥胞外聚合物内蛋白质类物质含量提高了1.8倍,蛋白质类物质浓度的升高与稳定存在是絮状活性污泥颗粒化的重要因素。低温好氧颗粒污泥对生活污水中的污染物具有较好的去除效能,但是其反硝化效果较差,反应器内溶解氧含量较高以及反硝化细菌与聚磷菌对外碳源的竞争劣势是造成硝酸盐氮积累的主要原因。红外光谱分析结果显示絮状污泥颗粒化之后,污泥的主要官能团没有发生变化,污泥性质稳定。胞外聚合物内蛋白质类物质和溶解性微生物产物的荧光强度升高,表明低温好氧颗粒污泥的强度增加,颗粒污泥内部结构更加稳定,污泥微生物对低温的适应性逐渐加强,污泥活性提高。     

城市污水培养好氧颗粒污泥及其降解特性

采用低浓度城市生活污水,以好氧絮状活性污泥为接种污泥,在3个不同运行条件的序批式反应器(SBR)中培养好氧颗粒污泥,并考察了其降解特性.结果表明,通过对剪切力、沉降时间等运行参数的调控,3个反应器(R1～R3)分别在第14、16和14天出现了细小颗粒,成熟后的颗粒污泥粒径可达到1.0 mm,其中R1、R2中颗粒的粒径无明显差别,而R3中颗粒的粒径较R1,R2中的略大;成熟的颗粒污泥周围出现大量原生动物,各反应器内污泥的SV1值保持在29-40 mL/g内,显示出良好的沉降性能.成熟的颗粒污泥对有机碳源具有较强的吸附与降解性能,并且具有同步硝化反稍化能力.各反应器出水COD浓度稳定在30 mg/L左右,NH4+-N浓度＜1.0mg/L,对污染物的去除效果良好.     

低温好氧颗粒污泥反应器的运行影响因素研究

采用好氧颗粒污泥技术处理低温城市污水,探讨了低温好氧颗粒污泥的形成机理,考察了有机负荷、水力停留时间和曝气量对序批气提式反应器运行的影响.结果表明,低温好氧颗粒污泥具有较高的生物量和较好的沉降性能,其胞外聚合物中的蛋白质含量达到11.99 mg/gM LSS,远高于多糖类物质的含量,这是低温好氧颗粒污泥形成的重要因素.有机负荷的变化对去除COD和TP的影响较小,但较高的有机负荷会导致出水NH4+ -N浓度升高和NO2 -N的积累,出水NO2 -N达8.2 mg/L;延长HRT可使对TN的去除率升高到79.0％,但对去除TP的影响不大;当曝气量较高时,对TN和TP的去除率都有所下降,控制曝气量为0.10 m3/h可以实现对氮、磷的同步高效去除.     

有机负荷对好氧颗粒污泥反应器运行性能的影响

本试验研究了有机负荷对好氧颗粒污泥反应器运行性能的影响。试验结果表明:有机负荷控制在0.48～0.96kg/(m~3·d)运行时,颗粒污泥内微生物活跃度较高对废水中污染物降解效果较好,COD、NH_4~+-N、TN和TP平均去除率分别为97.16%、98.02%、86.82%和95.97%。有机负荷太高或太低都不能实现颗粒污泥对污染物的处理效果,只有合适的有机负荷范围能够有效维持好氧颗粒污泥反应器运行的稳定性,实现对COD、氨氮、TN和总磷的处理且具有较好的去除效果。     

好氧颗粒污泥膜生物反应器中膜污染特性的研究

从好氧颗粒污泥的特性出发,研究了好氧颗粒污泥缓解膜生物反应器中膜污染的特点.颗粒污泥膜生物反应器的运行周期可由絮状污泥膜生物反应器的19d提高到36d.对泥饼层中的颗粒污泥做批式试验,发现泥饼层中絮状污泥所占比例为56.2%,大于混合液中的45.8%,其比阻高达15.51×1012mg,而粒径>1.6mm的颗粒污泥比阻只有0.47×1012m/mg.对泥饼层中污泥的EPS做进一步研究,发现蛋白质是其主要成分,无论是絮状污泥还是颗粒污泥,泥饼层中污泥的EPS含量要明显高于混合液中污泥EPS的含量.     

好氧颗粒污泥低温稳定性中试研究

好氧颗粒污泥技术具有占地面积小、能耗低、剩余污泥量少、抗冲击性强等优点,是一种可持续的污水处理技术。以北京某污水处理厂实际生活污水作为基质,在中试规模（有效容积为2.5 m3）反应器中进行好氧颗粒污泥培养,研究了颗粒污泥在低温条件下的稳定性。中试自夏季开始运行到次年春季结束,共计运行260 d。结果表明,采用我国实际低碳源市政污水可以培养出好氧颗粒污泥,污泥颗粒化程度可达94%,SVI5_/SVI₃₀为1.1～1.3。冬季低温会造成颗粒污泥的枝状结构增多、丝状菌生长,进而引起颗粒化比例略有下降,为80%～91%,污泥平均粒径降低,SVI5_/SVI₃₀升高至1.5～1.8。在冬季低温条件下,通过优化调控进水流量、曝气时长、曝气过程DO浓度可提高脱氮效率。中试期间各阶段反应器出水COD、TP、NH4₊^-N以及TN均可以满足GB 18918—2002的一级A排放标准,但是低温条件下TN去除率略有下降（降幅为6%～9%）,存在一定超标风险。     

混合碳源的好氧颗粒污泥培养及微生物特性研究

在SBR反应器中,采用葡萄糖和醋酸钠为混合碳源,以容积负荷和沉淀时间为调控参数,研究污泥颗粒化过程及微生物特性。结果表明,以葡萄糖和醋酸钠为混合碳源,通过对容积负荷和沉淀时间的调控,培养出的成熟颗粒污泥为橙黄色不规则球体,颗粒化程度达100%,MLSS高达6 400 mg/L,SVI值保持在20 mL/g左右,稳定性良好。电镜(SEM)观察好氧颗粒污泥表面和剖面结构发现,表面凹凸不平且密实,比表面积较大,以粒径为2.0～3.5μm的短杆菌占优势;内部微生物密集,但中心出现空洞,以粒径为1.0～2.0μm的球杆菌占优势。两种微生物独立分布于颗粒的表面和内部,互不混杂,呈现明显的分层现象,同时颗粒污泥对氮的去除效果良好,分析认为上述两种菌种对氮的去除分别起不同的作用。     

好氧颗粒污泥的水力特性模拟

在不同雷诺数和多种颗粒基本粒径的条件下,对单个的好氧颗粒污泥进行水力特性的数值模拟,对比分析颗粒周围以及内部的流速场和剪切速率场分布。运用CFX软件得到了速度分布和剪切速率分布的云图,模拟出了颗粒内部的传输速度随着雷诺数以及孔隙率的增大而增大,而剪切速率的大小只与雷诺数有关,与孔隙率大小无关。     

序批式反应器的好氧颗粒污泥特性研究

对序批式反应器中好氧颗粒活性污泥的形成过程、处理性能和颗粒分布特性进行了研究。结果表明，不同操作条件下产生了结构形态不同的颗粒污泥，沉降时间是颗粒污泥形成的主要因素，有机负荷对颗粒污泥的结构有一定影响。颗粒污泥反应器对溶解性COD的去除率可达90％，对氨氮的去除率为24％。颗粒污泥在反应器中分布不均匀，反应器底部MLSS高达8g／L，SVI为34mL／g，随着反应器高度的增加则MLSS值降低、SVI值提高；此外较大的颗粒污泥聚集在反应器的底部，较小的颗粒污泥和絮体分布在反应器的中上部。     

低温下好氧颗粒污泥强化造粒研究

为了实现低温下好氧颗粒污泥的快速培养,考察了分别投加人工晶核[Fe(OH)₃]和混凝剂[聚合氯化铝(PAC)]对形成好氧颗粒污泥的影响。实验利用人工配制的模拟污水,以絮状普通活性污泥为接种污泥,采用SBR反应器在水温较低的条件下分别投加混凝剂和人工晶核实现了好氧颗粒污泥的快速培养及对水中污染物的去除。当水温由18℃逐渐降低至(10±1)℃并长期保持低温下运行时,两种不同强化方式均能有效缩短好氧颗粒污泥的形成时间,其中投加人工晶核组在污泥浓度(10.22 g/L)、完成颗粒化耗时(24 d)、颗粒污泥平均粒径(1.75 mm)、污染物去除效果、抗冲击负荷能力等方面均优于投加混凝剂组(8.6 g/L、32 d、1.2 mm)。在低温下采用投加Fe(OH)₃胶体人工强化措施,好氧颗粒污泥培养时间相较于投加混凝剂组缩短了8 d。     

不同有机负荷下好氧颗粒污泥的特性

采用气升式内循环间歇反应器(IC-SBAR)培养好氧颗粒污泥,考察了有机负荷分别为1.58和14.12kg/(m3·d)时所形成的好氧颗粒污泥的特性。结果表明,在两种负荷下反应器对COD、TN和TP的去除率均分别达90%、80%和90%左右,但高负荷下培养的好氧颗粒污泥的沉降性能较好。     

ABR反应器中颗粒污泥的培养及其特性研究

以减少水力停留时间与提高进水基质浓度相结合的方式运行ABR反应器，考察了颗粒污泥的培养过程及其特性，讨论了培养颗粒污泥所需的技术条件。结果表明：在控制污泥负荷为0．34kgCOD/（kgVSS·d）、水流上升流速为0.11m／h、出水碱度为1000mg／L（以CaCO3计）的条件下，可培养出颗粒污泥；丝状菌的大量繁殖对颗粒污泥的形成起到了促进作用；在接种污泥里加入惰性物质对污泥的颗粒化有积极作用。     

采用CSTR反应器培养好氧颗粒污泥的研究

以醋酸盐作碳源的人工配水为原水,在常温(25~30℃)条件下采用连续流完全混合反应器(CSTR)培养好氧颗粒污泥。结果表明,通过采用逐步缩短HRT和提高有机负荷的方法,在60 d内培养出了成熟的好氧颗粒污泥;好氧颗粒污泥反应器的运行高效而稳定,在水力停留时间为2.82 h、有机负荷为3~4.24 kgCOD/(m3.d)的条件下,对COD、NH+4-N和PO34--P的去除率分别可达90%、90%和70%,具有明显的脱氮除磷效果。     

SBR中好氧颗粒污泥的培养与除污效能

以普通絮状活性污泥为种泥，采用人工配水，通过控制运行条件在SBR中成功地培养出了好氧颗粒污泥。研究表明，该好氧颗粒污泥具有良好的同步硝化反硝化和去除COD的性能。好氧颗粒污泥成熟后平均直径为4～5mm，沉速为72～90m／h，反应器中MLSS为7．8g／L，使反应器对COD和NH3-N的去除率分别达到了95％～98％和75％～90％。     

好氧颗粒污泥的培养及实现同步脱氮

采用厌氧颗粒污泥和少量活性污泥为种泥,进水为人工配水,在SBR反应器中采用逐渐减少污泥沉降时间的方法造成选择压,培养出了好氧颗粒污泥,颗粒污泥粒径在2 mm左右、SVI值为20 mL/g左右、MLSS为10 g/L左右。结果表明:成熟的好氧颗粒污泥对COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为94%、97.5%和68.6%,出水COD、NH4+-N和TN平均浓度分别为64.74、1.92和27.53 mg/L,出水NO3--N和NO2--N平均浓度分别为18.01和4.44 mg/L。结合微生物相观察,可以判断好氧颗粒污泥实现了同步脱氮。     

高氨氮、偏碱性条件下好氧颗粒污泥的培养及其特征

在高氨氮、偏碱性条件下培养好氧颗粒污泥,并对其特征进行了研究。结果表明,在高氮氮、偏碱性条件下,好氧颗粒能够在一周内出现,一个月内形成稳定的颗粒化污泥。偏碱性条件有效地抑制了丝状菌的生长,形成的颗粒污泥直径小、密实;且在颗粒形成过程中污泥流失少,SVI值波动不大。在好氧颗粒污泥稳定阶段,60%的颗粒污泥粒径为0.3～0.6 mm,绝大部分的颗粒污泥含水率和沉降速度分别在94%和25 m/h左右。同时,在高氨氮生长压条件下培养出的好氧颗粒污泥具有较强的硝化和反硝化能力,其比硝化速率、比反硝化速率分别为0.41 kgNH4+-N/(kgMLSS.d)和0.435 kgNOx--N/(kgMLSS·d)。     

MBR中磁种好氧颗粒污泥的培养及对膜污染的影响

以人工合成模拟废水为处理对象,在膜生物反应器(MBR)中培养磁种好氧颗粒污泥,并考察了其对膜污染的影响。结果表明,由絮状活性污泥培养磁种好氧颗粒污泥,开始污泥中大量繁殖丝状菌,然后丝状菌缠绕成细小的颗粒,最后慢慢形成颗粒污泥,其外表光滑,近似呈圆球形或椭球状。培养成熟的磁种好氧颗粒污泥的粒径为0.47~4.1 mm,平均为1.7 mm;SVI70mL/g,远低于普通活性污泥的(100~150 mL/g);沉降速度随粒径的增加而增大,范围为30~91m/h,而普通活性污泥的只有8~10 m/h。同时,比较了絮状污泥MBR和磁种好氧颗粒污泥MBR在运行过程中膜通量的变化趋势,结果表明:磁种好氧颗粒污泥MBR的膜通量下降速度低于普通絮状活性污泥MBR的,这是磁种好氧颗粒污泥和反应器的流态共同作用的结果。     

产甲烷UASB中颗粒污泥的快速培养及特性研究

在两相厌氧反应器的基础上,进行了产甲烷UASB中颗粒污泥的快速培养及特性研究.采用低负荷启动方式,通过快速提高进水COD和缩短水力停留时间使产甲烷UASB在最佳条件下运行,36d后产甲烷UASB中粒径>1.0 mm的颗粒污泥占64%,出水COD稳定在300 mg/L以下,可认为颗粒污泥培养成功.颗粒污泥的成熟经历了形成不规则核心、挤压架桥、分割成长、修剪长大四个阶段,加速污泥颗粒化的因素包括适宜的生长环境、良好的水力特征等.