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颗粒污泥因其具有抵抗毒性及较高水力负荷,自身结构稳定且微生物种类及数量多,污染物的去除性能好等优点,所以颗粒污泥技术已成为研究的热点。然而目前针对颗粒污泥的研究多集中在以人工配水方式培养好氧颗粒污泥,并且存在培养周期较长,存储时稳定性下降等,导致颗粒污泥技术不能在实际污水处理中推广应用。本文主要研究了生活污水中颗粒污泥的形成、短程硝化工况优化,并对解体颗粒污泥进行活性恢复,旨在为其工程应用提供技术参考。主要研究内容如下。(1)培养颗粒污泥阶段探究水质变化对颗粒污泥培养周期的影响,选用规格相同的SBR反应器R1和R2,温度为25℃,接种污泥来自污水厂二沉池的污泥,其沉降速度为19.1m/h,进水NH4+-N和COD浓度均值为65.00mg/L和220.00mg/L,且在进水中添加粉末性活性炭。R1在135周期进水为人工配水,36124周期进水为生活污水,R2进水初期为人工配水,随后逐渐增大生活污水的比例,第30周期实现完全生活污水,实验采用缩短沉淀时间的方式来培养颗粒污泥。R1反应器在第88周期时,出水NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD浓度分别稳定至0.67mg/L、0.63mg/L、17.81mg/L和38.25mg/L,胞外聚合物的蛋白质(PN)、多糖(PS)分泌量分别为286.56mg/L和67.98mg/L,形成的颗粒粒径主要集中在1.5-2.0mm,沉降速度为60.3m/h。R2反应器在第72周期时,出水NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD浓度分别为0.98 mg/L、0.83 mg/L、17.59mg/L和38.45 mg/L,PN、PS分别为278.56mg/L和68.26mg/L,粒径主要集中在1.5-2.0mm,沉降速度为60.4m/h。因此采用R2反应器的水质变化更有利于颗粒污泥的形成。探究粉末性活性炭及低温条件对颗粒污泥形成的影响,选用规格相同的SBR反应器R1、R3和R4。R1进水添加活性炭,R3进水不添加活性炭,其他运行条件一致,R3与R4运行温度分别为25℃和15℃。R1反应器在第32周期时,出水NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD浓度分别为0.69 mg/L、5.47mg/L、5.99mg/L和31.80mg/L,PN、PS分别为225.26mg/L和60.25mg/L,沉降速度为58.2m/h。R3反应器在第38周期时,出水NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD浓度分别为0.69mg/L、3.56mg/L、9.25mg/L和31.60mg/L,PN、PS分别为258.56mg/L和60.26mg/L,沉降速度为56.3m/h。R4反应器在第58周期时出水NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD浓度分别为4.83mg/L、0.71mg/L、17.59mg/L和45.16mg/L,PN、PS分别为182.26mg/L和58.16mg/L,沉降速度为50.5m/h。R1与R3相比较,添加活性炭的R1反应器形成的颗粒污泥沉降速度更大。R3与R4相比较,常温条件下形成的颗粒污泥污染物去除能力好,沉降性能更好。(2)曝气量对短程硝化型颗粒污泥培养阶段探究曝气量对颗粒污泥短程硝化的影响,以成熟的好氧颗粒污泥为种泥,采用3个规格相同的SBR反应器,沉淀时间均为5min,分别控制曝气量为70L/h、100L/h、130L/h,进水NH4+-N和COD浓度分别为65.00 mg/L和220.00mg/L。曝气量为70L/h时,第50周期出水NH4+-N、NO2--N和COD浓度分别为0.98mg/L、17.32mg/L和37.56mg/L,NO2--N积累率为89.4%,比氨氧化速率(SAOR)为0.46g·(g·d)-1。曝气量为100L/h时,第41周期出水NH4+-N、NO2--N和COD浓度分别为0.98mg/L、20.05mg/L和32.16mg/L,NO2--N积累率为93.5%,SAOR为0.47g·(g·d)-1。曝气量为130L/h时,第32周期出水NH4+-N、NO2--N和COD浓度分别为1.05mg/L、20.56 mg/L和32.26mg/L,NO2--N积累率为92.4%,SAOR为0.48g·(g·d)-1。3组曝气模式均实现了短程硝化,曝气量为100L/h短程硝化性能最佳。(3)盐度对短程硝化型颗粒污泥的影响探究盐度对颗粒污泥短程硝化的影响,采用SBR反应器,控制曝气量为100L/h,沉淀时间为5min,进水NH4+-N和COD浓度分别为65.00mg/L和220.00mg/L,添加NaCl来控制进水盐度为0.6%、1.0%、3.0%、5.0%及7.0%。盐度为0.6%时,出水NO2--N为17.38mg/L,NO2--N积累率为90.5%,PN、PS分别为290.16mg/L和70.26mg/L。盐度为1.0%时出水NO2--N为20.16 mg/L,NO2--N积累率为92.7%,PN、PS为321.56mg/L和71.26mg/L。盐度为3.0%时,出水NO2--N为23.89mg/L,NO2--N积累率为92.8%,PN、PS为315.26mg/L和70.26mg/L。盐度为5.0%时,出水NO2--N为25.16 mg/L,NO2--N积累率为94.8%,PN、PS为295.26mg/L和69.26mg/L。盐度为7.0%时出水NO2--N为16.54 mg/L,NO2--N积累率为89.8%,PN、PS为191.26mg/L和69.65mg/L。盐度为5.0%时,短程硝化效果最佳。(4)颗粒污泥解体后强化修复探究颗粒污泥解体后的强化修复,采用高水力剪切力将成熟的颗粒污泥解体,然后进行强化修复。采用SBR反应器,进水NH4+-N和COD浓度分别为65.00mg/L和220.00mg/L,沉淀时间为5min。在恢复期内经一段时间的培养,NH4--N、NO2--N、NO3--N和COD浓度分别为0.61 mg/L、16.97 mg/L、0.99 mg/L和32.16 mg/L,SAOR和SNiPR分别为0.28g·(g·d)-1和0.08 g·(g·d)-1。恢复后的颗粒污泥粒径主要集中在2.0-2.5mm之间,即新形成的颗粒污泥粒径更大。恢复实验过程中,颗粒污泥沉降速度由38.2m/h升高至63.1m/h,粒径由0.5mm升高至2.5mm,成功实现了颗粒污泥解体后的恢复。