不同粒径好氧颗粒污泥的性质比较安鹏

口口.二日怕口口...日.目丫犷不同拉径好氧颗拉污泥的性质比较安鹏杨凤林张捍民周军王迪(大连理工大学环境与生命学院,大连116024)摘要试验采用气升式内循环间歇反应器(SBAR)培养好氧颖杜污泥,筛分得到杜径分布为。.5~1.0mm,1.0~1.5mm和1.5mm以上三组好氧颖粗污泥,考察了不同粒径分布的好氧颖拉污泥的性状和去除效果。试验结果表明,在COcDr、NH3一N分别为1000mg/L和100mg/L时,三种不同拉径的好氧颖拉污泥对CO反,、NH3一N的去除率均在90%以上,但对总氮的去除率差异明显,粒径在1.0一1.5mm的颖拉去除效果明显优于其他两组。通过峭化反峭化速率试验也能证明,粒径范围在0.5~1.0mm和1.5mm以上的两组颖拉污泥,对反硝化反应存在抑制作用,并不是颖拉越大越好。絮体和颗粒的混合系统处理效果要优于纯颖拉系统,且纯颖杜系统在培养一段时间后,又会恢复为絮体和颗粒混合的德定体系。关键词好氧颗杜污泥粒径去除效果反峭化hTecomParisonofdiffeerntsizeofaeorbiegarnularsludge’5PorPertiesAnPeng,YangFenglin,ZhangHamnin,ZhouJun,Wang以(SchoolofnE饭ornenzntalandBiologicalcSieneeadneTehnolog夕,DaliannUivesrityofeTchnology,Dalian116024,hCina)周比粉鱿t:Theaeoribogranularaludgecuiltvatedina跳习uencignbatehiarhftreactor(哑认R)weersievedtothreegoruPs0.5一1.omrn,1.0一1.5mrnanda加ve1.5null.Int坛5reseacrhthePor伴rtiesandr~valiefficencyofeachgro叩weerobsevr.edResulstsho钟日thatthe仪皿蓝阴dNH:一N~valsweermoretharl90%,hwiletheTNrvoaentlvairdeidversely,脚up1.0~1.5nmrwaspirortoothesr,hwen仪)L毛、NH3一Nconcentrationsweer1o00gtn/Land100gtn/Lers户沉tivel丫cAcodri眼ottheintirifcationanddeintirifcationartetest,『。ups1.0~1.5mmanda加ve1.5mrnhadihnibiti呢effectondenitirifcatio几Thebiggeraeorbiegarnulesieztheworsethede垃tirifcationexten七Mxedsystem(aeorbie『anularsludgeandflocs)removalartewasbetterthanpueraeorbiegranuless”tem,however,pureaeorbiegranulessystemwouldehangeot而xedafterpeir记eultivati叽K助明0川s:Aerobiegranules;Granulesize;Removaleffieieney;Denitrifieation好氧颗粒污泥因其具有良好的沉降性能和处理效果、含水率低、剩余污泥排量少,且有同步硝化反硝化和同步脱氮除磷等优点,近年来越来越受到环境学者的关注l[一3〕。很多学者已对好氧颗粒污泥的培养条件闭、形成机理和降解功能进行了考察研究[5,6〕。影响好氧颗粒污泥形成和处理效果的因素有很多,除碳源底物、水流剪切力、溶解氧、水力停留时间等几个主要因素外,pH、沉降时间、污泥龄和温度等都对颗粒的形成及稳定性有影响.v[“〕。好氧颗粒污泥很不稳定,而且用不同方式培养出的好氧颗粒污泥,其外观形态和处理效果都有较大差异0[,`0]。本试验在成功培养出好氧颗粒污泥的前提下,研究比较不同粒径大小的颗粒对底物去除效果的异同,寻找处理效果好的粒径范围,并通过培养筛分后的颗粒,初步分析好氧颗粒污泥处理系统的稳定性。给水排水Vol.33增刊200745DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2007.s1.0101材料与方法1.1试验装置及运行参数本试验所用的气升式内循环间歇反应器由有机玻璃圆筒制成,装置结构如图1所示。S理眼反应器的总容积为3.SL,有效容积为3.4L,高loocln,内部套管高70mr,内径4.Ocm,外套沉降管内径为7.oan,高90mr,容器外装有直径为巧cnt的水浴套管。气体由反应器底部通人,带动污泥由内部套管上升,污泥到顶端后在外管中作下降运动,从而在反应器内形成循环流动。排水口设置在距底部40mr处,并且在距反应器底部10cm和20an处设有采样口。装置为间歇进水,一周期250而n,其中进水5而n,曝气240而n,沉降3而n,排水2而no表1基质名称OOD匕NH3一NPTNaHC03aCC12·ZHZO吨50月.7HZOFeSO今·7HZO徽量元素模拟废水组成浓度/mg/L1000100l0200502020lmL/L甲甲—.液位仪仪口口口「「「「{{{}}}………U.....…………ooooo...............000000000000;;;!!!OOOOO.0000、一一一00000卜0000;一一一CCCCC含OOOOOOO含含``。:::::::,,,了了了了.....:OOOOOOO、、、````::::::::::::互互互:..................图1气升式内循环间歇反应器示意反应器水温由水浴套管维持在室温(22士l)℃,采用空气曝气,曝气量为0.12耐h/,田为6飞/L,pH由aNHCq调控至7.。左右。1.2接种污泥及试验用水本试验接种的污泥取自污水处理厂二沉池的絮状活性污泥,前期驯化一周后,三个反应器各接种500mL,刚接人的污泥特性:MLSS为2210mg/L,MLSS/MLVSS为0.76,SVI为100mL/g,污泥沉降性较好,生物相以原生动物为主。三个反应器进水为人工模拟废水,均以葡萄糖为碳源,氛化按为氮源,磷酸二氢钾为磷源,进水组成如表1所示。注:徽量元素(g/L)配方为EDTA15.00,nz阳咭·7H200.43,CuSO刁.SHZO0.25,MnC12.4HZO0.99,NaM刃弓.ZHZO0.228.NICI:0.199,O尤120.05,NaSe()3.SHZO0.21,H:BO30.05。1.3试验方法接种污泥后,按前述方法运行培养2周,污泥出现颗粒化现象。30d后,三个反应器中均形成以颗粒为主、兼有部分絮体的混合系统,并且颗粒大小不一。将三个反应器中的好氧颗粒污泥用磷酸缓冲溶液清洗3次,用孔径分别为0.5mm,1.0mm,1.5mm的网筛进行筛分,得到粒径分布为0.5~1.0~,LO~.15mm,1.5mm以上三组好氧颗粒污泥。再将其分别置于三个反应器中(设为Rl、RZ、R3),调整污泥浓度为3500mg/L,继续运行培养。1.4分析项目及检测方法试验过程中,使用光学显微镜对颗粒化过程中污泥形态及微生物相进行观测,对进出水的pH、以)、CO反r、NH3一N、N衡一N、N()子一N和TN等指标进行了考察,并且对反应器中污泥各项特性参数VS、MLSS、SVI、MLVSS和粘度等进行了定时监测。其中,pH用便携式pH测量仪测定,以)用数显的便携式田测定仪(YSI,Mede155,USA)测定,TN使用岛津卫兀一VCPH/TN分析仪测定,其它参数的测定方法均按国家标准方法执行l[`〕。并根据测定结果,对反应器的运行及时做出相应调整。此外,反硝化速率测定方法如下:N衡一N为唯一氮源,以N氏一N的去除率来表征好氧颗粒污泥的反硝化能力,用N:代替空气曝气,为反硝化提供有利的厌氧环境,同时又保证了良好的传质效率。2结果与讨论2.1颗粒粒径对物理性质的影响表2中列出了三种粒径分布颗粒污泥的一些物理性质,这部分内容Yang等人已做了详细的研46给水排水翔.33增刊2007究l[2〕。比较看出,随着粒径增大,密度增大,但变化不大。由Ml乏名/MLVSS可以看出,随着颗粒粒径的增大,污泥的活性有所降低。分析认为是随着粒径增大,颗粒本身吸附无机盐类较多,又受传质限制,颗粒内部细菌活性减小、数量减少,导致污泥活性降低。用光学显微镜对颗粒总体形态和生物相进行观察(40倍),Rl、RZ中颗粒形状较规则,基本均为圆形或椭圆形,且较密实,R3中部分颗粒形状不规则,有些松散。2.2不同粒径颗粒对CO玖二r的去除图3为筛分后第一天培养时一个周期内三个反应器CO反r去除效果比较。由图3可以看出,不同粒径的颗粒对CO联r的去除均可达到90%以上,差别不大,说明不同粒径的颗粒污泥在CO及r为1000mg/L时,对CO残r均有较高的去除率。周期试验表明,小粒径的颗粒污泥由于比表面积较大,在反应前期对CO联r的吸附作用较强。在总的去除率上,RZ略好于Rl和R3。这也论证了颗粒较大会限制底物的传质,不利于对底物的降解。而RZ优于Rl,分析认为RZ中颗粒较Rl中大,反硝化作用优于Rl,反硝化作用消耗了底物所致。000800600400200、蕊百凡éOOU图2衰2霸光学显徽镜下不同粒径颖粒形态(40倍)三种粒径顺较污泥物理性质比较Rz}础}R31.00631.0064密实,光滑规则,土黄色{光滑规则}不规则,颜色较深30609()120150时间/min00615501969492冰并馥报将三种粒径分布的颗粒污泥培养3周后,三个反应器中的颗粒均有增大,并且又有新的小颗粒及少量的絮体生成,又都形成了以颗粒为主兼有少量絮体的污泥系统。培养3周后,Rl、RZ、R3中污泥浓度分别为3928mg/L、3782mg/L、3721mg/L,平均粒径由原来的0.72mm、1.28mm、1.69mm变为0.97mm、1.35mm、1.72mm。其中,Rl中絮体最多,上清液较浑,污泥浓度最高,颗粒粒径变化最大。R3与Rl相反,RZ介于两者之间。以上结果表明,在好氧颗粒培养形成过程中,颗粒与絮状污泥之间存在一种动态的平衡,既有新颗粒的形成,又有原有颗粒解体,正是在这种动态平衡下,颗粒污泥才逐渐变大成熟,分析原因认为,部分结构不密实的大颗粒在水力剪切力的作用下破裂,解体成絮体和小颗粒,絮体又缠绕小颗粒周围,为小颗粒构建空间骨架,使小颗粒不断增大,形成循环,达到一种动态的平衡,而絮状污泥在其中起到了至关重要的构建空间结构的作用。图3一个周期中CO公〕的去除效果~~闷,-Rl一叫卜~~RZ..司卜-R390占101214】61820时间d/图4C〔)众)去除效果变化由图4可以看出,在筛分培养3周后,Rl、2R、3R中颗粒污泥不但形态上均恢复为颗粒与絮体的混合体系,而且对C《工久)去除效果1R2R3R,说明颗粒与絮体的混合体系比纯颗粒体系组成去除效果好,絮体与各种粒径颗粒的混合系统更有利于以X泥r,且颗粒污泥自身也趋于达到并维持这种平衡态。2.3不同粒径颗粒对各项含氮指标的去除图5~图7为筛分后第一天培养时三个反应器在一个周期中各项含氮指标的去除效果。Rl、RZ、给水排水vol.33增刊200747一总扳一抓氮一亚硝酸抓一硝酸氮é谕白ù城翻格1068120】oo8060.蕊日沁拓喊月摇目n0月崎,`碗琪3060卯1201501802】0240时间7而”图5Rl对各项含氮指标去除效果é谕日谕翻洛10651201的.~.口~..叫`~~总佩亚硝酸抓..心.-~川口-板抓硝酸氮加人反应器中的C/N/P为100,一。,1,N含量大于生物生长需要的100,5,1。虽然三个反应器中生物量都有所增加,但从N研一N和NO了一N在一个反应周期内的变化曲线看出,在反应周期前期,NO牙一N和N氏一N就都有一定量的积累,说明反硝化对总氮去除起关键作用ls