高碳氮负荷下同时脱氮除碳好氧颗粒污泥研究

第*’卷第期’(年月环!!境!!科!!学+,-./0,1+,23456.+,6+-7;B*’$,7B,7CB$’(高碳氮负荷下同时脱氮除碳好氧颗粒污泥研究赵永贵$’$黄钧!$杨华$’‘中国科学院成都生物研究所环境与应用微生物重点实验室$环境微生物四川省重点实验室$成都!%((E’’‘中国科学院研究生院$北京!(((E##摘要!在E4反应器中$以补加葡萄糖和硫酸铵的猪场废水为基质$不接种活性污泥$加入粉末状活性炭对废水土著微生物进行预固定B通过批次进水并控制运行条件逐渐提高60_(,[bED,负荷(缩短沉降时间(提高曝气量#培养同时脱氮除碳好氧颗粒污泥$研究了该好氧颗粒污泥的脱氮除碳功能及对高碳氮负荷冲击的响应B结果表明$成熟好氧颗粒污泥为土黄色不规则球状$粒径为(‘)a*‘)FFB60_和,[bED,负荷分别在E‘&(a’‘%IU2F*2?#k和(‘’$a(‘)(*IU2F*2?#k时$好氧颗粒污泥对60_的去除率n#Eh$对,[bED,的去除率n#&hB当60_和,[bED,负荷分别提高至)‘$(IU2F*2?#k和(‘$’*IU2F*2?#k并运行E?后$反应器内絮体激增$颗粒沉降变差并开始破碎$,[bED,去除率下降至&‘%hB排出部分污泥并降低负荷继续运行$颗粒污泥的,[bED,去除率可迅速恢复至#&h以上B本研究培养的好氧颗粒污泥具有良好的同时脱氮除碳功能$可以耐受高60_和,[bED,负荷的双重冲击B关键词!高碳氮负荷’好氧颗粒污泥’同时脱氮除碳’负荷冲击’猪场废水中图分类号!^$(*‘!文献标识码!3!文章编号!(’)(D**(’(#D*E()D($收稿日期#’(D(D’(’修订日期#’(D(ED&基金项目#国家高技术研究发展计划&%*#项目’((%33(%Z**(#’财政部战略生物资源科技支撑运行专项]56^’DXeDZD($#作者简介#赵永贵#&)a#$男$硕士研究生$主要研究方向为废水生物处理技术$+DFGA;!c:U%&&K%*BM7F!通讯联系人$+DFGA;!:G8UH8KMARBGMBM8%&+3’7@&F(#4F&4#*9%1+&’6#4)F(%+#,-C5F(*=’)&+9%(\%6+EF4F):’90-F&3+(F(*=’)&+9%(a+F*’(9\F)%,Z[30X78UDUA$’$[W3,Y\8$X3,Y[G$’‘]@4GR7LG97L7S+8CAL78F@89G;G8?3OO;A@?1AML7RA7;7U$+8CAL78F@89G;1AML7RA7;7U]@4GR7LG97L7S5AM:G8VL7CA8M@$6:@8U?.8N9A99@7STA7;7U$6:A8@N@3MG?@F7S5MA@8M@N$6:@8U?%((E$6:A8G’’‘YLG?G9@W8AC@LNA97S6:A8@N@3MG?@F7S5MA@8M@N$T@AHA8U(((E#$6:A8G#3,)&F7)!.8GE4L@GM97L$G@L7RAMULG8;GLN;?U@QGNM;9L@?QA9:OAUU@LQGN9@QG9@LQA9:U;M7N@G8?GFF78AFN;SG9@GN9:@G??A9A78G;MGLR78G8?8A9L7U@8N7LM@N$L@NO@M9AC@;B,7@J79AMGM9ACG9@?N;?U@QGNA87M;G9@?$G8?GM9ACG9@?MGLR78O7Q?@LQGNN@?97AFF7RA;Ac@9:@A8?AU@87NFAML77LUG8ANFN7SQGN9@QG9@LA89:@N@9DOO@LA7?B2:@L@GM9A78QGNM78?M9@?8?@LM789L7;;@?M78?A9A78N7SOL7UL@NNAC@;A8ML@GNA8U60_G8?,[bED,;7G?A8ULG9@N$?@ML@GNA8UN@99;@F@899AF@$G8?@8:G8MA8UG@LG9A78B2:@L@N;9@?G@L7RAMULG8;GLN;?U@QGNMGOGR;@7SNAF;9G8@7N60_G8?8A9L7U@8L@F7CG;B2:@O@LS7LFG8M@60_G8?,[bED,L@F7CG;@SSAMA@8MA@N#G8?M:GLGM9@LAN9AMN7SG@L7RAMULG8;@NG9:AU:;7G?A8ULG9@NQ@L@A8C@N9AUG9@?B2:@FG9L@G@L7RAMULG8;GLN;?U@QGNRL7Q8D@;;7Q$G8?977IG8ALL@U;GLNO:@LAMG;N:GO@QA9:G?AGF@9@L7S(‘)D*‘)FFBW8?@L9:@60_;7G?A8ULG9@N7SE‘&(D’‘%IU2F*2?#kG8?,[bED,;7G?A8ULG9@N7S(‘’$D(‘)(*IU2F*2?#k$9:@L@F7CG;@SSAMA@8MA@N7S60_G8?,[bED,Q@L@UL@G9@L9:G8#EhG8?#&h$L@NO@M9AC@;Be:@89:@60_G8?,[bED,;7G?A8ULG9@NL@GM:@?)‘$IU2F*2?#kG8?(‘$’*IU2F*2?#k$L@NO@M9AC@;$9:@S;7MN;?U@UL@QgAMI;$G8?9:@ULG8;@N?ANGUUL@UG9@?B2:@L@F7CG;@SSAMA@8M7S,[bED,?@ML@GN@?97&‘%hA8S7L?GNBX@99:@L@F7CG;@SSAMA@8M7S,[bED,L@9L8@?97:AU:@L9:G8#&hQ:@89:@N;?U@QGNOGL9AG;;L@F7C@?G8?9:@;7G?A8ULG9@NQ@L@L@?M@?B2:@G@L7RAMULG8;@NM;9L@?A89:ANN9?@J:ARA9@?@JM@;;@89GRA;A9A@N7SNAF;9G8@7N60_G8?8A9L7U@8L@F7CG;$G8?L@NAN9G8M@97NAF;9G8@7NN:7MI7S:AU:60_G8?,[bED,;7G?A8ULG9@NBA%GH+&*,!:AU:MGLR78G8?8A9L7U@8;7G?A8ULG9@N’G@L7RAMULG8;GLN;?U@’NAF;9G8@7N60_G8?8A9L7U@8L@F7CG;’;7G?N:7MI’OAUU@LQGN9@QG9@L!!##$年$17LU@8L79:等,-第一次成功地在序批式反应器N@g@8MA8URG9M:L@GM97L$5T/#中培养出了好氧颗粒污泥B相对于活性污泥$好氧颗粒污泥具有高生物浓度(极好的沉降性能,’$*-(耐受较高负荷,E-和有毒物质,)-及同时去除6(,(V,%-等特点$受到越来越多研究者的青睐B初始接种物(废水成分及运行条件等,$$&-都是影响颗粒污泥形成的重要因素B多数研究者通过接种活性污泥$采用人工合成配水有机营养包括葡萄糖(醋酸盐(苯酚(淀粉(乙醇(糖蜜(蔗糖等#$以批次运行方式培养好氧颗粒污泥,#$(-$也有研究者通过接种纯化的功能微生环!!境!!科!!学*’卷物,$’-$或采用实际废水猪场废水(豆浆废水(啤酒废水(城市污水和工业废水等#,’aE-培养好氧颗粒污泥B此外$研究者普遍采用逐渐加大选择压包括逐渐提高负荷(缩减沉降时间(降低循环时间(提高曝气速率#的策略培养好氧颗粒污泥,)-B而直接通过逐渐加大选择压$富集实际废水中的土著微生物$来培养好氧颗粒污泥的方法几乎未见报道B参与6(,去除的异养菌(硝化菌和反硝化菌对生长条件需求不同B由于特殊的颗粒结构$使得不同功能菌群可以分布在颗粒中的不同区域$为好氧颗粒污泥同时脱氮除碳提供了有利条件B目前好氧颗粒污泥同时脱氮除碳的研究主要集中于模拟废水的低负荷处理,’$%-$在高负荷条件下$也仅针对60_,%-或,[bED,,$-单一污染的去除B而较少涉及高碳氮浓度废水如养殖废水等#在高负荷条件下的处理,’-B因此研究高碳氮负荷下同时脱氮除碳的好氧颗粒污泥具有重要的理论意义和应用前景B本研究以补加葡萄糖和硫酸铵的猪场废水为基质$培养在高碳氮负荷下具有良好脱氮除碳功能的好氧颗粒污泥$并研究高碳氮负荷对好氧颗粒污泥冲击的影响$以期为好氧颗粒污泥在高碳氮浓度废水处理方面的广泛应用提供理论和实践基础BIJ材料与方法IKI!反应装置和试验材料反应装置为圆柱形反应器$内径&MF$高度((MF$有效高度&(MF$有效容积E4$材质为有机玻璃BE个取样口$依次距底面%(()((E((*(MFB’个排泥口$一个距底面(MF$一个在反应器底部B反应器供气装置采用360’(’电磁式空气压缩机和微孔曝气头$曝气量大小采用玻璃转子流量计4ZT’%余姚远大仪表厂#控制B猪场原水取自四川省邛崃市某养猪场B原水经孔径为(‘#FF左右的纱布过滤后$用自来水稀释并添加一定量的葡萄糖和硫酸铵配成猪场配水$具体的水质情况见表B粉末活性炭产自重庆北碚精细化工厂$分析纯$粒径主要分布在’(a)((FBIKLJ反应器启动和运行条件表IJ实验用水水质2GR;@!6:GLGM9@LAN9AMN7SOAUU@LQGN9@QG9@L水质类型60_PFU24k,[bED,PFU24k,0–’D,PFU24k,0k*D,PFU24kO[猪场原水E((a)’((E$(a)&(s(‘(’s’‘($‘(a&‘)猪场配水’)((a%((((a$*(s(‘(’s’‘($‘)a&‘)!!向反应器中加入’(U用蒸馏水浸润的粉末活性炭$加猪场配水至E4$控制曝气量((42:k$室温下’(r左右#闷曝)?B待反应器内的培养物具有一定的沉降性$停止曝气$静置*(FA8$排掉*‘)4上层废水B整个实验采用批次进水的方式运行$逐渐提高负荷(缩减沉降时间(降低循环时间(提高曝气速率气体剪切力#B在反应器运行初期$一个运行周期为’E:$分别为!进水‘(FA8$沉降)‘(a)‘(FA8$排水‘(FA8$其余为曝气时间B每一个运行周期进水’‘)4$体积交换率为%’‘)hB第&?起$将一个运行周期时间缩短为’:$分别为!进水‘(FA8$沉降(‘$aE‘)FA8$排水‘(FA8$其余为曝气时间B每一个运行周期进水’‘(4$体积交换率为)(‘(hB具体运行条件见表’BIKMJ分析方法#进水样品摇匀后取样’出水样品)(((L2FA8k离心%FA86@89LASU@)&(E/$+OO@8?7LS#后取上清液分析B’#60_(,[bED,(,0–’D,(,0k*D,测定采用德表LJ反应器运行条件#2GR;@’!0O@LG9A78M78?A9A78N7S9:@L@GM97L运行时期闷曝期絮体积累期初生颗粒形成期颗粒成熟期负荷冲击期负荷恢复期运行天数P?a)%a$&a’*’EaE(Ea%%’a%)运行周期P:3’E’’’’体积交换率Ph3%’‘))(‘()(‘()(‘()(‘(曝气量P42:k((((((a’((’((’((a’E(%(60_负荷PIU2F*2?#k‘)#‘)#*‘((aE‘((E‘&(a$‘%($‘&(a)‘%&)‘)(,[bED,负荷PIU2F*2?#k(‘($E(‘($Ea(‘(#((‘*%a(‘E*(‘’$a(‘’%((‘*((a(‘$’*(‘’E(沉降时间PFA83)‘(a)‘(E‘)a’‘)’‘)a‘(‘(a(‘$(‘$#温度&‘’a’*‘*’进水O[$‘)a&‘)%(E*期赵永贵等!高碳氮负荷下同时脱氮除碳好氧颗粒污泥研究国e2e多功能水质分析仪2:@5O@M9L7gG8938G;NAN5N9@FV:7974GR5’#B消煮采用e2e公司6/’’((加热器B试剂为默克1@LMI#公司配套试剂B*#O[值测定采用美国优特+W2+6[#公司O[2@N9@L*(笔式便携测定仪BE#污泥沉降比5-#!每次排水前$从反应器中部E(MF处#取样口取混匀的((F4样品$静置*(