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长春废水处理设备:生活污水好氧颗粒污泥脱氮除磷
浏览: 发布日期:2020-07-28
生活污水好氧颗粒污泥脱氮除磷 好氧颗粒污泥(AGS)因其与众不同的优点而变成一项很有发展前途的废水治理技术性, 比如:优良的地基沉降性、高土壤含水量维持率、对环境污染负载转变的高回弹性及其对pH、溫度等环境破坏的高适应能力.

  迄今为止, 大部分研究表明好氧颗粒污泥加工工艺在序批式管式反应器(SBR)中塑造和运作实际效果优良, 在众多种类管式反应器中, SBR管式反应器因为其运作方法, 能为淤泥颗粒物的产生出示较为理想的自然环境, 比如当废水一次性进到管式反应器后, 能够 只开展一次厌氧发酵、好氧循环系统即传统式A/O加工工艺, 也可开展数次厌氧发酵、好氧和氧气不足更替循环系统, 进而为颗粒物出示完成同歩脱氮除磷的理想化自然环境.殊不知因为在我国城区废水C/N比低, 氮源不够的难题限定了好氧颗粒污泥加工工艺在解决具体城区废水时同歩脱氮除磷的运作实际效果.现阶段现有科学研究确认在传统式(A/O)加工工艺的好氧段引进氧气不足段能够 聚集一类兼具水解酸化池和除磷作用的微生物菌种水解酸化池聚磷菌(denitrifying phosphorus-removing bacteria, DPAOs), 其体细胞内代谢作用与聚磷菌(poly-P bacteria, PAOs)类似, DPAOs能够 以NOx--N为光合作用电子器件蛋白激酶, 且不用在水解酸化池环节另加氮源, 适用解决低碳氮比的城区废水.研究表明做好氧段中插进的氧气不足段超过3时, 伴随着按段数的提升, 脱氮高效率提升不显著, 花费却线形提升, 因而从经济发展和操作过程的视角厌氧发酵、好氧更替频次一般为3~4.殊不知目前的科学研究中厌氧发酵、好氧和氧气不足多级别更替时的水解酸化池段基础选用稳定水解酸化池, 在这类方法下早期溶氧成分展现周期性转变, 溶氧浓度值维持较稳定的情况, 殊不知伴随着高锰酸盐指数空气氧化彻底, 中后期好氧段溶氧成分慢慢上升, 长期维持很大水解酸化池量将不利DPAOs的累积, 另外导致污水处理站耗能的消耗.因而, 有效调整间歇性水解酸化池加工工艺好氧段水解酸化池量有益于保持好氧颗粒污泥的可靠性另外提升同歩硝化反应水解酸化池除磷(SNDPR)高效率.

  本科学研究设定3组SBR管式反应器, 在其中一组选用单极厌氧发酵/好氧的运作方法做为对比, 剩下2组各自选用三级A/O稳定水解酸化池和梯度方向水解酸化池的运作方法, 比照3组管式反应器的长春直饮水设备起动和平稳运作状况, 讨论了好氧颗粒物特点、管式反应器特性和胞外高聚物(EPS)等, 以求为好氧颗粒污泥的SNDPR系统软件出示一种更加有效的运作方法和水解酸化池方法.

  1 原材料与方式

1.1 试验设备与运作方式

  本试验选用3套同样的试验室经营规模有机玻璃板好氧颗粒物序批式管式反应器R1、R2和R3, 其工作中容积为20 L, 內径为18 cm, 合理高宽比为80 cm.每一个循环系统周期时间的容量互换率是60%.根据底端水解酸化池柄向管式反应器内引入气体, 流量计操纵水解酸化池量尺寸.

  3套管式反应器均每日运作3个周期时间, 每周期时间8 h, 根据所述科学研究, 文中中厌(缺)氧、好氧的更替频次挑选3次, R1和R2均选用(A/O)3-SBR加工工艺运作(包含渗水10 min、厌氧发酵50 min、好氧100 min、氧气不足50 min、好氧100 min、氧气不足50 min、好氧100 min、沉定3 min、出水量10 min), 在其中R1水解酸化池段选用水解酸化池量(L·min-1)梯度方向为0.80.50.2的水解酸化池方法, R2水解酸化池段选用水解酸化池量稳定为0.8 L·min-1的水解酸化池方法, R3选用单极(A/O)-SBR加工工艺运作(包含渗水10 min、厌氧发酵150 min、好氧300 min、沉定3 min、出水量10 min)做为对比, 在其中好氧段水解酸化池量为0.8 L·min-1.R1中每一个周期时间总水解酸化池量为150 L上下, 而R2和R3中每周期时间总水解酸化池量为240 L上下.均由时控开关自动控制系统.实际联络污水宝或参照http://www.dowater.com大量有关技术资料。

  1.2 打疫苗淤泥与试验自来水

  管式反应器打疫苗北京某污水处理站二沉池流回絮状物淤泥, R1、R2长春除铁锰设备和R3原始溶液飘浮淤泥(MLSS)各自为3 150、3 220和3 040 mg·L-1.

  本试验自来水为北京某家属区玻璃钢化粪池废水, 各类水质指标见表 1.

表 1 生活污水处理水体/mg·L-1

  1.3 剖析新项目与检验方式

  每一个管式反应器的出水量开展取样, 检验碳、氮和磷的浓度值, 在其中高锰酸盐指数(COD)和高锰酸盐指数(TP)测量选用5B-3B型COD多主要参数快速测定仪, 高锰酸盐指数(NH4 -N)测量选用纳氏试剂光度法, 亚硝酸盐氮(NO2--N)测量选用N-(1-萘基)-乙二胺光度法, 硝酸盐氮(NO3--N)测量选用紫外线光度法.pH、溶氧(DO)与氧化还原反应电位差(ORP)检测选用WTW多主要参数检测仪.MLSS依照称重法测量.颗粒物粒度选用Mastersize 2000型激光粒度仪测量.颗粒物形状选用OLYMPUS体视显微镜观查.胞外高聚物中蛋白(PN)选用lowry测定方法, 含糖量(PS)选用蒽酮盐酸测定方法.

  本试验中同歩硝化反应水解酸化池(SND)率、厌氧发酵段被PAOs和GAOs存储为内氮源的COD量占总耗费COD的占比(CODin, %)[14]计算方式以下:

  式中, ΔNO2-、ΔNO3-和ΔNH4 各自为每一个好氧段亚氮、硝氮和高锰酸盐指数浓度值变化量之和, mg·L-1; ΔCODan、ΔNO2 an-和ΔNO3 an-各自为厌氧发酵段COD、亚氮和硝氮变化量, mg·L-1, 1.71和2.86各自为异养菌水解酸化池企业当量浓度亚氮和硝氮所耗费的COD量(以N/COD计), mg·mg-1.

  1.4 批号试验

  各自取3组SBR管式反应器在平稳运作环节的好氧颗粒污泥开展量杯试验, 测算系统软件中DPAOs占PAOs的占比.实验方法为:各自取R1、R2和R3管式反应器中周期时间完毕时的污泥溶液1 000 mL, 将淤泥清理除去上清液后定容至1 000 mL, 添加丙酸钠使其COD浓度值为300 mg·L-1, 在室内温度下开展试验, 维持厌氧发酵标准释磷120 min后, 再度清理淤泥后均分成二份, 各自添加相等的水定容至500 mL, 添加磷酸二氢钾使其磷浓度值与厌氧发酵尾端同样, 在其中一份添加一定量的硝酸钾溶液, 另一份水解酸化池使溶氧浓度值维持3Mg·L-1上下, 各自运作180 min, 精确测量其氧气不足合好氧环节的磷浓度值转变, 测算出较大氧气不足吸磷速度与好氧吸磷速度, 二者的比率即是水解酸化池聚磷菌在聚磷菌中所占的占比.

  2 結果与探讨2.1 不一样运作标准下淤泥特点

  各自取R1、R2和R3塑造80 d的完善好氧颗粒污泥测其粒度遍布, 如图所示 1能够 看得出, R1粒度显著较R2和R3小, 且其颗粒物直徑在600~800 μm占有率最大为38.09%, R1、R2和R3的均值粒度各自为727.368、815.072和895.041 μm, 可能是因为厌氧发酵、好氧和氧气不足数次更替的运作方法较一次厌(缺)氧、好氧的运作方法更有益于生长发育迟缓的微生物菌种生长发育, 因而R1和R2粒度略小; 而且R1选用梯度方向水解酸化池的方法, 溶氧浓度值逐步减少, 造成R1管式反应器中塑造的颗粒物粒度较小.但由运作期内空气污染物除去实际效果能够 看得出, R1中颗粒污泥解决实际效果最好是, 剖析缘故, 伴随着颗粒物规格的扩大, 颗粒污泥的对流传热变成危害解决特性的关键要素, 因为对流传热限定, 大颗粒物內部土壤含水量很有可能没法得到 充足的底物, 危害脱氮除磷特性.

图 1 不一样运作方法下淤泥粒度遍布及颗粒物形状

  由图 1也可看得出, R1中塑造的颗粒物小而密实度; R2和R3中的颗粒物稍大但构造比较疏松, 可能是因为大颗粒物內部长期处在贫营养成分情况使其死细胞增加导致的.

  2.2 AGS系统软件脱氮除磷特性转变

  大家都知道, 溶氧浓度值转变是危害N和P除去的关键要素, 因而本试验选用R1、R2和R3这3个SBR管式反应器, 根据比照获得不一样的运作方法对脱氮除磷的危害.

  全部运作全过程中生活污水处理好氧颗粒污泥对C、N和P的除去特性如图所示 2所显示.由图 2(a)可看得出, 虽然大城市生活污水处理COD浓度值起伏很大, 但R1、R2与R3的COD出水量均可平稳在50 mg·L-1下列, 污泥负荷均做到85%之上, 合乎《城镇生活污水厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A规范, 说明3种运作方法下均有较高的有机化合物除去工作能力, 它是因为源水的碳氮比较低, 在厌氧发酵或氧气不足段绝大多数易溶解有机化合物均已被运用, 因而, 运作和水解酸化池方法对COD的除去危害较小.如图所示 2(b)和2(c)所显示, R1、R2与R3对TN和TP的除去有较显著差别.在颗粒化前期, R1中N和P的污泥负荷较低, 剖析缘故, R2和R3因为运作全过程中选用很大水解酸化池量, 使其在运作周期时间内好氧段溶氧成分维持在较高质量, 有研究表明, 溶氧较高能够 加速活性污泥法颗粒化过程, 另外产生的颗粒物粒度很大, 因而R2和R3较R1较早产生细微颗粒物, 使其在运作前期对有机化合物有高些的除去工作能力.伴随着运作時间的增加, R1管式反应器即间歇性梯度方向水解酸化池的运作方法慢慢主要表现出较显著的优点, TN和TP的污泥负荷均较高.最后, R1、R2和R3对COD污泥负荷各自做到88.68%、89.05%和88.96%, 对TN的污泥负荷各自做到76.97%、71.99%和64.92%, 对TP的污泥负荷各自做到96.28%、 85.05%和78.97%.值得一提的是, R1管式反应器在运作50 d时管式反应器底端曝气盘毁坏造成颗粒污泥厌氧发酵反映1 d, 进而施展水C、N和P浓度值各自为80.73、30.68和6.328mg·L-1, 殊不知历经3 d后基础修复至原先水准.

图 2 运作期内C、N和P浓度值转变

  2.3 不一样运作标准下典型性周期时间试验

  R1、R2与R3管式反应器在颗粒物稳定型时一个周期时间内C、N和P浓度值转变如图所示 3(a)~3(c).管式反应器厌氧发酵段渗水后, 微生物菌种根据糖元酵解生成PHA, 使COD成分明显减少, 因为三组管式反应器中上一个周期时间残留的NOx--N均因为渗水稀释液功效浓度值较低, 因而绝大多数COD被微生物菌种开展胞内存储, R1、R2和R3中CODin各自为94.11%、92.36%和85.85%, 由此可见R1中颗粒污泥胞内高聚物较多, 这两者之间粒度较小相关, 而且R1管式反应器中上一周期时间残余的NOx--N浓度值较低, 进而降低了下一周期时间因外源性水解酸化池耗费COD, 进而使内氮源存储量较高.因为具体生活污水处理COD成分低且水体繁杂, R1、R2和R3管式反应器在厌氧发酵后期TP浓度值均较低, 各自为10.428、9.758和9.132 mg·L-1.厌氧发酵后期释磷量各有不同, 各自为6.524、6.188和4.894 mg·L-1, 有研究表明, 释磷量被觉得与COD的摄入高效率相关, 一样也可看得出R1中COD存储量很大; 接着三组管式反应器均进到好氧段, 因为生物固氮, NH4 -N浓度值减少, NO3--N浓度值上升, 硝化反应全过程中都沒有出現NO2--N累积状况.由图 3能够 看得出, R3管式反应器因为沒有事后氧气不足段的设定, 氮损失由好氧段同歩硝化反应反重氮化反应导致, 最后仍有较多硝氮累积, 出水量硝氮成分做到14.09 mg·L-1, 另外因为NO3--N累积对吸磷反映的抑制效果施展水TP浓度值做到1.326 mg·L-1.R1和R2在第一好氧段完毕时NO3ˉ-N浓度值各自为11.13 mg·L-1和10.49 mg·L-1, TP浓度值各自为3.180 mg·L-1和3.176 mg·L-1, R1和R2中好氧造成的NOx--N能为其接着氧气不足段出示水解酸化池和水解酸化池除磷蛋白激酶, 这般更替.如图所示 3(a)和3(b)能够 看得出, 第二、三氧气不足段R1和R2中TP浓度值均伴随着NO3ˉ-N浓度值的减少而有一定的降低, 能够 推断DPAOs运用NO3--N为蛋白激酶发生了水解酸化池吸磷功效, 而且测算必得R1与R2中氧气不足吸磷量占总吸磷量的比率各自为21.47%和20.5%;第二、三好氧段R1中NOx--N的造成量显著低于R2, 测算获知R1与R2好氧段SND率各自为39.66%和33.76%, 它是因为R1选用梯度方向水解酸化池对策, 早期选用很大水解酸化池量, 中后期好氧段逐步降曝, 既考虑了在富营养成分期所必须的溶氧浓度值和水力发电剪切应力, 另外扩大了同歩硝化反应水解酸化池高效率, 提升了除去空气污染物的工作能力, 还能够做到节省耗能的目地.

图 3 运作期内典型性周期时间内C、N、P和DO、pH、ORP转变状况

  R1、R2与R3管式反应器在颗粒物稳定型时一个周期时间内DO浓度值、pH值和ORP转变状况如图所示 3(d)~3(f).由图 3溶氧转变曲线图能够 看得出, R1、R2和R3在反映中后期均出現溶氧陡升状况, 各自出現在第430、415和375 min, R1出現转折点時间最迟, 说明间歇性梯度方向水解酸化池方法下NH4 -N最迟耗费结束, 这在确保了高锰酸盐指数污泥负荷的另外集中体现环保节能的核心理念.由图 3中pH转变曲线图能够 看得出, 3个管式反应器在周期时间内pH基础平稳在7.5~8.5范畴内, 均有益于水质稳定剂与反水质稳定剂的存活, 因为R1和R2选用间歇性水解酸化池系统软件, 硝化反应与反重氮化反应更替产生, 有研究表明重氮化反应全过程中耗费的酸碱度可由反重氮化反应造成的酸碱度填补, 进而使pH非常值得到平稳, 因而其pH转变范畴较R3窄, 而R1梯度方向水解酸化池的方法, 同歩硝化反应水解酸化池高效率, pH转变(ΔpH=0.707)较R2中pH转变(ΔpH=0.782)更为稳定.3组管式反应器在反映中后期均出現pH值升高状况, 这与DO曲线图在反映中后期出現的特点点相一致, 相互标示重氮化反应的完毕.由图 3中ORP曲线图能够 看得出, 3组管式反应器ORP在渗水环节均持续降低, 这时氮源充裕, 管式反应器内产生反重氮化反应, NO3--N持续降低, ORP均快速降低, 有研究表明, 磷的释放出来和低ORP中间有不错的线性相关, 释磷工作能力随ORP的减少而提高[23].由ORP转变趋势图能够 较显著看得出, 厌氧发酵段R1管式反应器ORP最少, R2次之, R3最大, 这与所述各管式反应器释磷量尺寸相符合.

  2.4 不一样运作标准下AGS的胞外高聚物成分转变

  EPS对好氧颗粒物构造的搭建和保持起着尤为重要的功效.不一样运作标准下完氧颗粒物代谢的EPS成分见图 4所显示, EPS成分被觉得是蛋白和含糖量的总数, R1、R2和R3管式反应器中EPS成分均随好氧颗粒污泥颗粒化水平先降低后慢慢提升, 最后颗粒物平稳阶段EPS成分(以VSS计)各自为103.97、92.22和76.98 mg·g-1.剖析缘故, 据报道, 絮状物淤泥的EPS释放出来量高过颗粒污泥, 因而, 各自打疫苗絮状物淤泥至3组SBR管式反应器后, 伴随着运作标准的更改及颗粒化迅速开展, 早期均出現EPS成分降低状况.颗粒物在厌氧发酵、好氧自然环境下数次更替运作, 很有可能会刺激性微生物菌种代谢大量的胞外高聚物来抵挡自然环境的持续转变, 造成R1与R2中EPS成分较高, 而且He等的研究表明, 当水力发电剪切应力较钟头, 好氧颗粒污泥很多代谢EPS以保持颗粒物的可靠性, 这可能是R1中EPS成分略高的缘故.

图 4 不一样运作标准下PS、PN及PN/PS的转变

  有研究表明EPS的大幅度提升, 尤其是PN成分的提升有益于好氧颗粒污泥的长期性平稳运作, 生长发育速率比较慢的微生物菌种体细胞表层的负电较低, 疏水性较高, 这促使不一样微生物菌种中间集聚排斥力减少, 体细胞更非常容易集聚在一起, 有益于保持颗粒物构造的可靠性, 据报道体细胞表层疏水性与蛋白质含量呈成正比关联, R1中蛋白质含量较高更为证实了所述间歇性梯度方向水解酸化池的方法有益于生长发育迟缓的微生物菌种聚集的念头.由图 4还可以看得出, 含糖量成分在好氧颗粒污泥颗粒化全过程中沒有出現显著转变, 这与张丽丽等的科学研究結果相近.R1、R2和R3中PN/PS值整体展现增长的趋势, 在第70 d时, R1、R2和R3中PN/PS值各自升高至6.31、5.63和4.83, 它是3组管式反应器均能平稳运作的关键缘故.

  2.5 不一样运作标准下AGS中水解酸化池聚磷菌的总数

  有研究表明, 根据DPAOs除去的聚磷酸盐对TP的除去奉献能够 依据氧气不足聚磷酸盐消化吸收速度(qpa)与好氧聚磷酸盐消化吸收速度(qpo)的比率来测算.

  如图所示 5所显示, 由水解酸化池聚磷菌占有率批号试验得知, 3组管式反应器均出現氧气不足吸磷状况, 但不一样运作方法针对吸磷速度有很大危害.由表 2数值得知, R1、R2和R3系统中水解酸化池聚磷菌占聚磷菌的占比各自约为25.52%、19.60%和12.77%, 比照所述R1与R2周期试验空气污染物浓度值转变曲线图能够 发觉, 其DPAOs所占的占比与氧气不足吸磷量占总吸磷量的比率相仿.所述結果表明了选用(A/O)3-SBR方式较(A/O)-SBR更有益于DPAOs的聚集, 而且能够 看得出, 选用梯度方向水解酸化池的R1管式反应器中水解酸化池聚磷菌总数稍高于选用稳定水解酸化池的R2管式反应器.

三角形表明相对性应曲线图较大直线斜率, 即较大氧气不足或好氧吸磷速度, 三角形斜边表明较大直线斜率行情, 即第一个点与第二个点的联线

图 5 不一样运作标准下DPAOs占PAOs的占比

表 2 R1、R2和R3中较大氧气不足与好氧吸磷速度以及比率

  3 结果

  (1) 在(A/O)3-SBR梯度方向水解酸化池、(A/O)3-SBR稳定水解酸化池和传统式的(A/O)-SBR方法下均能塑造出特性平稳的好氧颗粒污泥, 而间歇性梯度方向水解酸化池的方法对TN和TP的除去略好, 第80 d时, 污泥负荷各自做到76.97%和96.28%, 而且梯度方向水解酸化池的方法能够 节约约37.5%的水解酸化池量.

  (2) R1、R2和R3在同样的渗水标准下, R1中完善的好氧颗粒污泥粒度较小且构造密实度, 另外R1中厌氧发酵段CODin较高, 说明间歇性梯度方向水解酸化池的方法更有益于厌氧发酵段微生物菌种对氮源的存储.

  (3) R1、R2、R3颗粒物平稳阶段EPS成分(以VSS计)各自为103.97、92.22和76.98 mg·g-1, R1中颗粒物疏水性最大, 其PN/PS达到6.31.

  (4) 3组SBR管式反应器在颗粒物稳定型DPAOs占有率各自为25.52%、19.60%和12.77%, 说明厌氧发酵、好氧、氧气不足数次更替的运行模式更有益于水解酸化池聚磷菌的生长发育.(来源于:北京工业大学工程建筑工程学校水体科学研究与水环境治理修复工程项目北京重点实验室)


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