进水磷酸盐对好氧污泥颗粒化过程的影响

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近年来,随着我国工、农业经济的快速发展,水体污染越来越严重,水体富营养化现象四处可见。好氧颗粒污泥(AGS)具有沉降性能好、抗冲击负荷能力强、结构紧实、微生物菌群丰富等优点,具有较好的污水处理发展前景。磷是微生物生长、代谢等生命活动中所必需的营养元素,磷不足会使微生物代谢紊乱,微生物的聚集度下降。目前有关磷对AGS形成及稳定运行影响的研究主要体现在磷缺乏状态或者是在好氧-厌氧条件下运行,而磷对好氧污泥颗粒化过程影响的研究信息相对有限。本试验考察了进水磷浓度对AGS形成过程的影响,研究了絮体污泥颗粒化过程中污泥形态、特性及污泥中磷的变化;分析了污染物的去除效果、胞外聚合物(EPS)的特性;并采用三维荧光光谱、同步荧光光谱探究EPS在絮体污泥颗粒化过程中荧光特性的动态变化,以期为AGS的形成及稳定运行提供理论依据。通过15 d的驯化,污泥由浅黑色变为浅黄色,污泥表面相对疏水性、絮凝性较低,对化学需氧量(COD)和氨氮(NH4+-N)的平均去除率分别为88.7%和99%,出水以硝态氮(NO3--N)为主。三维荧光光谱(3D-EEM)显示,EPS中主要存在类芳香族蛋白物质和类溶解性微生物代谢物。进水磷含量高有利于颗粒污泥的形成。驯化后的污泥在R1(进水磷浓度为4.48-8.16mg/L),R2(进水磷浓度为25.05-31.01 mg/L)序批式反应器(SBR)中形成平均粒径分别为900μm和1150μm球形或椭球形、结构紧实的黄褐色AGS。R1和R2中成熟颗粒污泥活性分别为6.09 mg/(g*MLSS·h)和6.99 mg/(g*MLSS·h),污泥表面疏水性分别达到48.07%和65.80%,絮凝性分别为29.68%和46.79%。高进水磷含量会促进污泥对磷的吸收,R1,R2成熟颗粒污泥中总磷(TP)的含量分别为24.85 mg/g和27.20 mg/g,TP含量的增加主要来自无机磷(IP)含量增加。AGS培养过程中对污染物的去除效果良好,总体而言,高进水磷有助于提高污染物净化效能。R1,R2对COD的平均去除率分别为83.33%和94.66%;当进水氨氮提升至200 mg/L左右时,除了污泥浓度(MLSS)较低外,其他时间去除率均在99%左右,出水以亚硝态氮(NO2--N)为主。3D-EEM结果显示,EPS的特征峰为类芳香族蛋白物质和类溶解性微生物代谢物,生长期和成熟期特征峰的荧光强度和峰位置均不同。同步荧光显示磷浓度在0-17.5 mg/L之间时,磷通过金属阳离子间接对EPS产生动态猝灭的作用。颗粒污泥形成过程中,多糖(PS)和蛋白质(PN)主要存在于紧密层胞外聚合物(TB-EPS)中且接近于总胞外聚合物(T-EPS)中PS和PN的含量;R2中EPS的PN含量高于R1,而PS含量则低于R1;同时在松散层胞外聚合物(LB-EPS)中,PS>PN,而在TB-EPS和T-EPS中正好相反。
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