A/O工艺中基于颤蚓生物捕食作用的污泥减量方法研究

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作为目前国内外应用最为广泛的污水生物处理技术,活性污泥法最大缺点就是剩余污泥产量大。基于此,20世纪90年代在剩余污泥资源化基础上提出了对剩余污泥处置的新概念-污泥减量化。由于处理费用越来越高,同时解偶联技术和溶胞技术存在能耗大,产生二次污染等缺点,生物捕食法作为一种低能耗、低成本且无二次污染等优点因此备受许多学者的关注。近年来,国内外对基于微型动物捕食作用的污泥减量技术研究越来越多,然而以污泥减量化为目的对整个活性污泥工艺进行研究的并不多,对具有减量污泥功能的微型动物的研究,依然存在着减量程度有限、减量的稳定性有待加强等问题。  针对这种现状,试验选取颤蚓作为捕食者,在污水处理达标的同时,达到污泥减量的效果。由于颤蚓是附着型蠕虫,首先选择一种较适合颤蚓生长的载体,其次将颤蚓和载体接种到A/O反应器中,考察颤蚓对A/O反应器污泥减量效果和污水处理效果的影响,同时以A/O传统推流式活性污泥工艺与A/O生物膜工艺进行对比试验,考察了颤蚓对剩余污泥产量的影响因素,还考察了颤蚓对系统各个状态(生物膜,短程状态及污泥膨胀状态)下的剩余污泥产量的影响,最后考察不同的颤蚓投加量对活性污泥系统的影响,以期能为现有污泥减量技术的研究提供部分技术支持和参考依据。  试验结果表明,自然培养时,立体弹性纤维填料比较适合颤蚓的生长繁殖,并且其污泥产量系数较低,其次是组合填料,最后是悬浮填料。接种时,由于组合填料的结构特点比较适合颤蚓的附着,其次是立体弹性纤维填料。  投加颤蚓后A/O系统的污泥减量效果较明显,无颤蚓摄食的反应器污泥增加速率大于颤蚓-A/O反应器污泥增加速率。颤蚓能够达到一定污泥减量的能力,污泥减量反应器中接种颤蚓的数量不同时,反应器平均污泥产率也不同。在进水有机负荷不变的情况下,随着颤蚓密度的增加,系统平均污泥表观产率系数Yobs降低,污泥减量的效果越加明显。但过多的颤蚓数量也会导致减量效果下降,所以最后得出当污泥挥发性悬浮污泥浓度VSS质量和颤蚓湿重之比约为1∶1时所投加的颤蚓密度为最佳密度,此时污泥减量效果最佳,污泥减量速率也最大。  通过实验发现,随着颤蚓与系统适应性的增强,有颤蚓的反应器中SVI有下降的趋势,说明颤蚓的存在在一定程度上对污泥沉降性有促进作用。颤蚓的存在还可以增加活性污泥的的活性,相对无颤蚓的反应器,污泥活性提高了36%,但并不是颤蚓量越多,污泥活性越强,相反减弱,因此合适的颤蚓密度对细菌起到活化作用。  在平均进水有机负荷为0.10~0.26 mgCOD/(mgVSS/d)的范围内,平均污泥表观产率系数Yobs与进水有机负荷呈正相关;随着进水有机负荷的增大,系统剩余污泥产量增加,但增幅逐渐减小;  生物膜系统污泥减量效果明显优于传统推流式活性污泥系统,相同条件下其污泥表观产率系数比推流式活性污泥系统的低30%左右。并且随着进水有机负荷的增加,反应器内污泥脱氢酶活性均增大,对有机物的降解速率增大,系统污泥表观产率系数增大,剩余污泥产量也随之增大。  污泥的性质决定了污泥产率的结果,颤蚓污泥减量效果与污泥浓度密切相关,尤其是活性污泥中有机物质的量,并且随着MLVSS值的升高,颤蚓污泥减量效果越明显、效率越高。在VSS/MLSS值较低时,即污泥的生化性能较差时,并不适宜颤蚓的生长,从而也体现不出颤蚓自身良好的减量效果。污泥龄很长时,有机物的代谢完全用于维持微生物的能量消耗,所以污泥产率低。  污泥非丝状菌污泥膨胀对剩余污泥产量有较大影响。随着污泥SVI的增大,污泥活性下降,有机物降解速率减小,系统Yobs也随之下降。发生粘性膨胀状态下,EPS中的多糖、核酸含量与污泥SVI呈正相关,即多糖和DNA的含量均随SVI增大而增大,而蛋白质的含量随污泥SVI的增大而减小。投加颤蚓之后,其SVI值大大降低,并随着颤蚓的适应性生长,系统的污泥膨胀得到了有效控制。  平均负荷在0.26mgCOD/mgVSS.d时,可以定性得出A/O工艺中四种状态下污泥产率的性能,即短程A/O的平均污泥产率系数(0.19 mg VSS/mg COD)<生物膜系统中平均污泥表观产率系数值为(0.28 mg VSS/mg COD)<污泥膨胀状态下的平均污泥表观产率系数为0.32(mg vss/mg COD)
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