好氧反硝化菌强化序批式活性污泥反应器处理生活污水

第一作者!姚!力女!##年生硕士研究生研究方向为污染控制技术与资源化#!通讯作者#四川省科技支撑计划项目$%&’-*!$F1**)+%#好氧反硝化菌强化序批式活性污泥反应器处理生活污水姚!力!信!欣!!周迎芹!鲁!磊!冷!璐$成都信息工程学院资源环境学院四川!成都)!*--,%!!摘要!研究了好氧反硝化菌强化序批式活性污泥反应器$6G[!%处理生活污水的性能同时以只接种相同量普通活性污泥的序批式活性污泥反应器$6G[-%作为对照组#结果表明!$!%反应前-!天启动期间6G[!对污水DU2)%0(.%和4%的平均去除率分别可达到++’+:)(’):))$’-!:对DU2和4%的平均去除率明显好于6G[-#$-%当D*%为(W!$质量比下同%和)W!时6G[!对DU2和4%的去除率明显高于6G[-&当D*%为#W!时6G[!对DU2和4%的去除效果达到最好对两者的平均去除率分别达到#,’$!:和)!’!(:&当D*%为!*W!和!-W!时两反应器对废水DU2去除效果的差距缩小但6G[!对4%的平均去除率分别为,#’#:和,!’)(:明显高于6G[-#$$%6G[!投加的好氧反硝化菌适应较低的D*%环境且能在生活污水中快速增殖保持了很好的污泥悬浮液浓度和沉降性能在$,?形成成熟的颗粒污泥#!!关键词!好氧反硝化菌!生物强化!生活污水6-*#,’.+-(’&*’)2’(0,%.&-*’%-(/%(.-+IFM)#*-4%0-&*-%&3-(&!!9L#7847#1239I#1@#1LIL.#LB45L+A$D’**.@.’-U.,’+/.)1$B1G#/’1C.1%D&.1@$+I1#G./,#%F’-81-’/C)%#’1J.&1’*’@FD&.1@$+=#&+)1)!*--,%6,&*%.&!!4P;K;7&BCO?;@CJ7CLSC@=BKOJ;7CK;@PK@O;?I;TE;@OC@=BKJOP7;KOJ&7$6G[!%HKI&8;7KJ;?J&J7;KJIOP&&MSK7??&N;IJCOI;HK=;KJJP;IKN;JCN;JP;I;TE;@OC@=BKJOP7;KOJ&7C@&OEMKJ;?HCJPJP;IKN;TEK@JCJS&LKOJCR;IME?=;$6G[-%HKI;IJKBMCIP;?KIO&@J7&M=7&E8J&O&N8K7;JP;J7;KJN;@J;LLCOC;@OS&L6G[!’2E7C@=JP;-!?KSI&LIJK7J.E88;7C&?JP;KR;7K=;DU2%0(.%K@?4%7;N&RKM7KJ;I&L6G[!H;7;++’+:(’):)$’-!:7;I8;OJCR;.MSK@?DU2K@?4%7;N&RKM7KJ;I&L6G[!H;7;IC=@CLCOK@JMSPC=P;7JPK@JPKJ&L6G[-’aP;@JP;D*%&LI;HK=;HKI(W!&7)W!JP;DU2K@?4%7;N&RKM;LLCOC;@OS&L6G[!HKIK88K7;@JMSPC=P;7JPK@6G[-&aP;@JP;D*%&LI;H.K=;7;KOP;?#W!JP;6G[!KOPC;R;?JP;&8JCNENJ7;KJN;@J;LLCOC;@OSHCJPKR;7K=;DU2K@?4%7;N&RKM7KJ;IH;7;#,’$!:K@?)!’!(:7;I8;OJCR;MS’4P;7;MKJCR;PC=P;7D*%&LI;HK=;$!*W!&7!-W!%@K77&H;?JP;=K8B;JH;;@6G[!K@?6G[-L&7DU27;N&RKMP&H;R;7JP;4%7;N&RKM;LLCOC;@OS&L6G[!HKI&BRC&EIMSPC=P;7JPK@6G[-E@?;7PC=PD*%O&@?CJC&@’4P;K;7&BCO?;@CJ7CLSC@=BKOJ;7CKK??;?C@6G[!HKIK?K8JKBM;J&M&HD*%O&@?CJC&@JP;7K8C?87&MCL;7KJC&@&LK;7&BCO?;@CJ7CLSC@=BKOJ;7CKNKC@JKC@;?JP;PC=P;7IME?=;O&@O;@J7KJC&@K@?B;JJ;7I;?CN;@JKJC&@87&8.;7JSI&JP;NKJE7;=7K@EMK7IME?=;HKIIEOO;IILEMOEMJCRKJ;?C@$,?KSI’7-24#*+!!K;7&BCO?;@CJ7CLSC@=BKOJ;7CK&BC&M&=COKM;@PK@O;N;@J&I;HK=;!!近年来污水脱氮技术成为当今研究的热点#而生物脱氮法与物理)化学法相比以高效率)低成本)无二次污染等不可比拟的优点被人们广泛认可.!/#生物脱氮是指通过硝化细菌和反硝化细菌的联合作用使污水中的含氮污染物转化为氮气的过程效果的优劣与所采用的菌株的特性密切相关.-/#传统生物脱氮工艺认为硝化细菌是自养需氧型而反硝化细菌是异养厌氧型且由于所需条件不同需在不同的反应器中进行脱氮出现了以硝化.反硝化为基础的多个反应器的生物脱氮工艺如后置反硝化3*U)3-*U以及改进的bD4)YG0)连续流新型厌氧.交替好氧*缺氧$333%等.$/#这些传统脱氮工艺在废水处理方面起到了一定的作用但存在一些缺陷#近年来好氧反硝化菌不断被发现大多数研究认为好氧反硝化菌是好氧或兼性好氧以有机碳源为能源的异氧硝化菌.(./#它可以利用氧和硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体进行呼吸作用.!*/世代周期短)繁殖速度快能大大提高反硝化能力有助于解决传统生物脱氮工艺启动时间长)要求条件苛刻以及硝化与反硝化不能同时在一个反应器中进行等0$+0姚!力等!好氧反硝化菌强化序批式活性污泥反应器处理生活污水缺点#目前随着生活水平的提高生活污水呈现出低D*%的趋势而传统脱氮需要补偿碱度以及外加碳源反硝化阶段积累的硝酸盐以及亚硝酸盐会对硝化反应造成抑制且占地面积大)基建费用和能耗较高#好氧反硝化脱氮技术作为一种新型的脱氮技术以其低能耗的特点在处理低碳氮生活污水方面有着重要的现实意义#本研究采用好氧反硝化菌强化序批式活性污泥反应器$6G[%以实际生活污水为处理对象研究反应器启动以及不同污水D*%对污水处理系统脱氮)除碳的性能影响其研究结果可为好氧反硝化菌剂在强化污水脱氮处理中的应用提供重要的理论基础和实验依据#8!实验材料与方法!’!!实验装置实验装置如图!所示#6G[主体由有机玻璃制成总体积$’(有效容积-’#整个实验过程在室温$-*-,9%下运行#本实验建有-个完全相同的反应器6G[!接种普通活性污泥的同时投加6G[体积-*:的好氧反硝化菌泥作为强化组&6G[-只接种相同量的活性污泥作为对照组#两反应器在相同条件下启动)运行#图!!实验装置示意图5C=’!!6OP;NKJCO?CK=7KN&L6G[;Q8;7CN;@JKM?;RCO;!-进水槽&--进水泵&$-进水阀门&(-曝气砂盘&,-气体流量计&)-搅拌装置&+-6G[主体&#-取样口&-出水管&!*-出水槽&!!-曝气泵!’-!脱氮强化菌高效异养硝化.好氧反硝化菌$编号4%.*,%来自成都信息工程学院资源环境学院实验室结合菌株4%.*,生理生化特征及其!)672%3序列分析鉴定该菌株为门多萨假单胞菌$M,.+$’C’1),C.1H$’#1)%#该菌株具有良好的脱氮)除碳能力#!’$!接种污泥接种污泥取自西南航空港污水处理厂二沉池污泥絮状呈黄褐色污泥悬浮液质量浓度$V66%为$**#’#(N=*污泥体积系数$6Z‘%为!,$’($N*=具备良好的沉降性能#!’(!实验用水采用校园生活污水作为实验用水#为实验需求添加不同量的葡萄糖)%0(DM以及/0-AU(调节生活污水碳)氮)磷的比例#6G[启动期加入微量酵母浸膏以及5;-)DE-等#生活污水主要污染指标见表!#表!!生活污水主要污染指标4KBM;!!DPK7KOJ;7CIJCOI&L?&N;IJCOHKIJ;HKJ;7DU2*$N=0_!%%0(.%*$N=0_!%4%*$N=0_!%4A*$N=0_!%80!,*(**!#(-$*,$-)+’*+’$!’,!反应器操作方法反应器运行周期为)’,P其中进水,NC@曝气-(*NC@缺氧搅拌!-*NC@静止沉降-*NC@$!*?后逐步缩短时间为!,)!*),NC@%排水,NC@#每周期排水!’(#每天运行-个周期其余时间闲置#曝气量控制在*’$*NC@#定期测定两反应器进出水的DU2)%0(.%)4%)V66和沉降性能等指标#!’)!分析方法DU2采用微波消解法测定&4%按照+水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法,$FG!!#(-!#%测定&%0(.%按照+水质氨氮的测定水杨酸分光光度法,$0Y,$)--**%测定&4A按照+水质总磷的测定钼酸铵分光光度法,$FG!!#$-!#%测定&80按照+水质80值的测定玻璃电极法,$FG)-*-!#)%测定&V66采用滤纸重量法测定&6Z‘以污泥沉降比$6Z%计算&采用显微镜观察污泥形态#;!结果与讨论-’!!启动阶段#!-!?$-’!’!!反应器启动过程DU2的去除情况反应器启动阶段DU2及其去除率的变化情况如图-所示#在反应器开始启动前$天6G[!对DU2的去除率不高原因可能在于好氧反硝化菌投加到6G[后和原有的活性污泥中微生物种群有一定的竞争并对废水环境有一个适应的过程#第(天6G[!对DU2的去除率有较大的提高从第!天的(*’$:提高到#-’(#:#启动过程中在第#)!+天出现了两次进水DU2的大幅度提高但6G[!对DU2的去除率基本维持在#*:左右说明好氧反硝0(+0!环境污染与防治!第9:卷!第9期!;8=年9月化菌的投加对于系统DU2负荷的提高具有一定的适应能力#而6G[-对DU2去除率在反应器启动的第(天出现较大的提高后又降低从第!天的($’-$:提高到第(天的#!’((:之后第,天下降到)-’)):随后稍微趋于稳定去除率在)-’$(:+’)#:波动#综上两反应器经过$?的适应在反应器启动运行的(-!?内在进水DU2平均为$!+’##N=*时6G[!出水DU2平均为,,’),N=*平均去除率为#-’,(:&6G[-出水DU2平均为!’,N=*平均去除率为+!’!-:#可以看出6G[!的除碳效果明显高于6G[-#这是因为6G[!中投加了菌株4%.*,此菌体在6G[中大量繁殖其新陈代谢消耗大量的有机物#图&!反应器启动阶段94*及其去除率的变化情况5C=’-!DPK@=;I&LDU2O&@O;@J7KJC&@K@?DU27;N&RKM7KJ;?E7C@=JP;IJK7JE88PKI;-’!’-!反应器启动过程中%0(.%的去除情况反应器启动阶段%0(.%及其去除率变化情况如图$所示#在启动第!天6G[!对%0(.%的去除率就已经达到*:以上说明微生物对%0(.%环境适应很快而6G[-对%0(.%的去除率在启动第(天才达到*:以上说明6G[!较6G[-有更快的适应能力#但整个反应器启动阶段6G[!)图,!反应器启动阶段+.01%+及其去除率变化情况5C=’$!DPK@=;I&L%0(.%O&@O;@J7KJC&@K@?%0(.%7;N&RKM7KJ;?E7C@=JP;IJK7JE88PKI;6G[-对%0(.%的去除效果相差不大平均去除率分别为(’):)#’+!:&6G[!对%0(.%的最高去除率可达到#’$$:略高于6G[-$)’#:%#-’!’$!反应器启动过程中4%的去除情况从图(可以看出随着驯化过程的进行6G[!对4%的去除率波动上升从第!天的$(’##:提高到第(天的))’,+:第!+天升高到+’$+:然后逐渐趋于稳定4%去除率在第!天最高达到#!’(-:#而6G[-对4%的去除率在整个启动过程中的总体上升趋势不大在第!(天4%去除率出现最大值仅为,$’+*:然后从第!+天开始稳定在(,:左右#整个启动和运行初期6G[!对4%的平均去除率为)$’-!:而6G[-