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交替好氧/缺氧运行模式对生物脱氮效能和活性污泥胞外聚合物影响分析-一体化污水设备价格
浏览: 发布日期:2018-01-23

  序批式活性污泥法(SBR)工艺具有生化反应推动力大, 脱氮除磷效果好, 耐冲击负荷强, 运行方式灵活和防止污泥膨胀等优点, 已成为污水生物脱氮的主流工艺之一.好氧/缺氧(O/A)模式为进水、曝气、搅拌、沉淀、排水和闲置等5个阶段, 反硝化过程需要从外界投加碳源; 缺氧/好氧(A/O)模式为进水、搅拌、曝气、沉淀、排水和闲置等5个阶段, 其反硝化时无需外加碳源, 同时硝化过程中所消耗的碱度可在反硝化中得到一定的补偿.

  胞外聚合物作为活性污泥中除细胞和水分之外的重要成分, 其主要来源于微生物细胞代谢的分泌物、细胞自溶产生的聚合物、细胞脱落的表面物质及进水基质中的相关组分.主要成分与微生物的胞内成分相似, 是一些高分子物质, 如多糖(PS)、蛋白质(PN)和核酸(DNA)等聚合物. EPS普遍存在于活性污泥絮体内部及表面, 具有重要的生理功能, 可将环境中的营养成分富集, 通过胞外酶降解成小分子后吸收到细胞内, 还可以抵御杀菌剂和有毒物质对细胞的危害.根据EPS空间位置不同, 分为紧密附着在细胞壁上的孢囊聚合物——紧密型EPS(TB-EPS)和以胶体和溶解状态松散于液相主体中的黏性聚合物——松散型EPS(LB-EPS).

  目前, 有关SBR工艺O/A和A/O运行方式对其脱氮效果及EPS影响研究主要涉及以下2方面:①运行模式对SBR脱氮效果具有重要影响.如王芳等研究SBR工艺厌氧/好氧运行模式交替次序、次数和持续时间对脱氮性能影响, 认为交替次数增加有利于提高系统的脱氮性能.楼菊青等发现将SBR工艺闲置阶段设置在进水和曝气阶段之间可提高40%的TN去除率.杨延栋的研究认为, 2种运行模式条件下, 均可获得较好的有机物和氨氮去除效果. ②尚未见有报道2种运行模式条件下EPS产量及其组分差异情况, 仅Wang等进行了相似性研究.他们对比了SBR运行模式Ⅰ(30 min进水+18 h生物反应+2 h沉淀+1 h排水+2.5 h闲置)与模式Ⅱ(18 h生物反应+6 h闲置)对胞外聚合物产量的影响, 发现模式Ⅱ下LB-EPS含量是模式Ⅰ的3倍.

  基于上述背景, 本试验采用SBR工艺, 主要考察O/A和A/O运行模式对系统脱氮效能及活性污泥EPS含量的影响, 在揭示运行模式对生物脱氮和EPS同步影响的基础上, 进一步分析EPS含量对活性污泥沉降性能的影响.

  1 材料与方法

  1.1 试验装置、废水特性及接种污泥

  试验装置主要包括序批式SBR反应器(内、外径分别为14 cm和15 cm, 有效容积为5 L)和自动控制系统(水温自动控制系统和过程控制系统)两部分组成.通过水温自动控制系统以维持SBR反应器的运行温度.借助于过程控制系统[以溶解氧(DO)、pH和氧化还原电位(ORP)为控制参数]准确指示生化反应的进程.本试验用水取自兰州交通大学家属区生活污水, 主要水质参数见表 1.

交替好氧/缺氧运行模式对生物脱氮效能和活性污泥胞外聚合物影响分析-一体化污水设备价格

  接种污泥取自甘肃省兰州市七里河安宁区污水处理厂生物循环曝气池工艺好氧段活性污泥, 该污水主要处理七里河区和安宁区的生活污水(60%~70%)和啤酒废水(30%~40%), 其性质为:MLSS=8 000 mg·L-1, pH为7.21~7.46.

  1.2 试验方案

  本试验开始前, 为强化接种污泥的脱氮性能, 对该接种污泥进行20 d的培养驯化(表 2), 获得稳定的脱氮效果后进行了连续试验.污泥驯化结束后, 均分2个运行方式分别为好氧/缺氧(O/A)和缺氧/好氧(A/O)的SBR反应器(分别表示为:RO/A和RA/O).反应器内混合液的温度利用恒温循环水浴池维持.反应器每天运行1个周期, RO/A运行模式为包括瞬时进水、曝气、缺氧搅拌、沉淀排水和闲置这5个阶段; RA/O运行模式为包括瞬时进水、缺氧搅拌、曝气、沉淀排水和闲置这5个阶段.每周期运行6 h(曝气4 h, 缺氧2 h), 反硝化时投加乙醇为外加碳源(30 mg·L-1), 排水比为0.5.

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  1.3 检测项目与方法

  氨氮(NH4+-N):纳氏试剂比色法; 硝态氮(NO3--N):紫外分光光度法; 亚硝态氮(NO2--N): N-(1萘基)-乙二胺分光光度法; COD:COD快速测定仪法; 混合液悬浮固体(MLSS)和混合液挥发性悬浮固体(MLVSS):滤纸重量法.此外, pH值、DO和温度(T)采用WTW-Multi 3420测定仪监测.

  胞外聚合物(EPS):分光光度法.取10 mL泥水混合液, 采用改良型热提取法提出EPS, 其中蛋白质(PN)采用考马斯亮蓝法, 以牛血清白蛋白作为标准物质; 多糖(PS)采用苯酚-硫酸法, 以葡萄糖作为标准物质; 核酸(DNA)采用紫外吸收法.

  2 结果与讨论 2.1 运行模式对生物脱氮效能的影响

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