CSTR中好氧颗粒污泥的培养与稳定性研究

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本文采用合建式完全混合反应器在不同条件下成功培养了性能不同的好氧颗粒污泥,并在此基础上研究了影响好氧颗粒污泥稳定性的几种重要因素:进水碳源、进水方式、沉淀时间等。对CSTR中好氧颗粒污泥的培养及其稳定性进行了基础性研究,为克服好氧颗粒污泥丝状菌膨胀、提高好氧颗粒污泥稳定性提供了思路。主要研究结果如下:  控制温度在25oC,采用恒定流进水方式、以乙酸钠为碳源,最早在第12天即可观察到好氧颗粒污泥核心,颗粒外观反白,外部缠绕大量丝状菌,颗粒进一步增大困难,稳定性较差,仅运行了31天反应器失稳;在常温条件下,采用恒定流进水方式、以生活污水为碳源,最早在第14天观察到好氧颗粒污泥核心,所形成的颗粒污泥与A中颗粒相似。镜检观察到大量丝状菌,反应器运行不稳定,第34天反应器即失稳;保持反应区体积不变,扩大反应器沉淀区体积,在常温条件下,采用变流量方式进水、以生活污水为碳源,32天后可观察得到独立成型的颗粒污泥,继续培养至第54天时,颗粒逐渐成熟,外观为金黄色,外表致密光滑,粒径在0.5~3.5mm之间。此反应器可稳定运行74天,反应器内颗粒占总污泥量的50%左右,最终因丝状菌过度生长而结束运行。  在进水中添加浓度为30mg?L-1与50mg?L-1的Ca2+Mg2+离子有助于好氧颗粒污泥的提早形成。运行期间应提供恒定的反应温度,否则将对系统的稳定性造成影响。  CSTR反应器中培养好氧颗粒污泥对各方面要求较高,稳定性较差。不同进水基质培养的好氧颗粒污泥性状差异不大,但生活污水培养得到的颗粒污泥数量更多,活性更高。不同进水方式下好氧颗粒污泥的培养研究表明,恒定流进水的反应器更易发生丝状菌膨胀,因此重力流进水培养比恒定流进水更稳定,颗粒化程度更高。延长沉淀时间有助于反应器内污泥量的保持从而利于更多的好氧颗粒污泥形成,稳定性更高。  丝状菌膨胀是连续流CSTR反应器中好氧颗粒污泥解体的主要原因,同时外部条件的改变也会通过影响污泥表面的胞外多聚物组分,引起结构变化从而导致其解体。  分析表明,在容积负荷为1~3kgCODcr?m-3d-3范围内,运行期间各反应器对CODcr的平均去除率均在75%以上,A、B、C、D、E和F反应器对CODcr的平均去除率分别为76%,83%,77%,81%,80%和78%。好氧颗粒污泥出现后去除率基本稳定在90%以上。各反应器对NH4+-N的去除率较高,分别为92%,87%,92%,90%,87%和88%,出水浓度大部分时间在1mg?L-1以下。好氧颗粒污泥存在期间,出水浓度更低,去除效率更稳定。由于受到反应工艺的限制,各反应器对于TN与TP的去除能力均较低,分别为39%~52%,8%~28%。其中采用重力流方式运行的反应器去除效率高于恒定流方式,沉淀时间越长越利于系统对N、P元素的去除。好氧颗粒污泥的出现对于进水中营养物质的去除能力有重要的促进作用与稳定出水的作用,反应器内发生了同步硝化反硝化现象。沉淀时间缩短引起反应器对CODcr与NH4+-N的平均去除率降低,延长沉淀时间不仅促进形成更多的颗粒污泥,而且利于反应器的稳定运行。
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