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                亞硝化顆鷹長風頓時仰天尖叫了起來粒汙泥性能影響因素研究

                發布時間:2020-4-18 8:21:53  中國汙水處理工程網

                  亞硝化厭氧氨氧化工藝與傳統脫氮工藝相比, 具有節約曝氣、節省外加碳源、減少汙泥產量等㊣優點, 作為該工藝的前端工藝, 亞硝化的穩定運行十分重要.但氨氧化細 嗤菌(AOB)、亞硝酸鹽切磋(第一更)氧化菌(NOB)世代時間長和汙泥流◎失嚴重, 致使亞硝化工藝受到了限制.顆粒汙泥具有沈降性能良好, 抵抗能力較△強, 汙泥停留時間長等優點, 亞硝化顆粒汙泥的研究成為了熱點.劉文如等接種活性汙泥於SBR反應器中, 通過縮短沈降時間和增加進水負荷在40 d後獲得看著千秋雪囂張笑道黃色的亞硝化顆粒汙泥.然而AOB是自養菌, 世代周期長, 若直接采用逐漸降低沈降時間來啟動顆粒汙泥所需時間較長, 汙泥流失嚴重, 導致汙泥濃度過低.又有研究三城主骨架表明, 完全接種好氧顆粒汙泥也可以實現亞硝化顆粒⊙汙泥的啟動.Xu等通過添加羥胺抑制NOB實現好氧顆粒汙泥到亞硝化顆粒汙泥的轉變.

                  有研究表明, 在被破壞的亞硝化系統中保持較低的DO不能抑制NOB, 而采用7 min好氧/21 min厭氧間歇曝氣策略則能很好地抑制NOB的活性.目前, 間歇曝停被認為是實現亞硝化工藝穩定的一種有效策略, 從厭氧到∩好氧過程中AOB較NOB能較快地恢復活性, 有研究表明, 在周期8 h、曝真停比相同、曝停頻次為75、52、23、8和2次下, 曝停頻次大的運行方式能較好地抑制NOB.

                  間歇曝氣在維持亞硝化性能方面至關重要, 厭氧那我就讓你好好見識見識時間對於NOB的抑制是積累亞硝酸鹽的關鍵, 為探究高頻曝氣下的停曝時間組合◥下亞硝化顆粒汙泥的穩定運行, 接種好氧顆粒汙泥於SBR反應器中, 通過間歇曝氣與DO限制馴化其為四倍加成亞硝化顆粒汙泥, 啟動成功後在3個SBR反應器中, 通過時控開關控制周期時間6 h, 曝氣頻次54次, 調整停曝時間組合為3 min:3 min, 4 min:2 min和2 min:4 min, 通過比較3種運行方式中大哥亞硝化性能、汙泥形態、粒徑變化、EPS等參數, 研究基於高頻曝停下的停曝時間組合對亞硝化顆粒汙泥性能的影響.

                  1 材料與方法

                  1.1 實驗裝置與運◣行參數

                  實驗采用兩套由有機玻璃制成的SBR反應器, 母反應器(R0)用於亞硝化顆粒汙泥的啟動, 高90 cm, 內徑16 cm, 有效容積14.07 L.采用3組相同規格的SBR反應器(R1、R2和R3)用於曝停時間對亞硝化性能的影響研究, 高60 cm, 內徑16 cm, 有效容積8.04 L, 換水比為3/4, 底部設有曝氣裝置, 采用鼓風曝氣, 轉子流量計控制曝仙器上紅光閃爍氣量.SBR反應器在25~28℃下運行≡培養.

                  R0、R1、R2和R3反應器每天運行4個周期, 每個周期6 h, 其中包括10 min進水, 厭氧攪拌、曝氣攪拌、7 min沈降和10 min排水閑置.SBR反應器運行參數見表 1.

                 表 1 不同階段反應器運行參數

                  1.2 接種汙泥與實↘驗用水

                  R0反應器接種培養成熟的好氧顆粒汙泥要不要本帝帶你回業都作為種泥, MLSS為5 400 mg·L-1, SVI為38mL·g-1, R1、R2和R3反應器接種本實驗培養成熟亞硝化顆粒汙泥作為種泥, MLSS為2 200 mg·L-1, SVI為28mg·L-1.采用人工配水運行反應器, 以丙酸鈉為有機碳源(COD=50 mg·L-1), 硫酸銨提供氨氮(NH4+-N=50mg·L-1), 碳酸氫鈉提供進水堿度, 堿度與氨〇氮濃度質量比為10:1, pH維持在7.6~8.1, 水中含有0.136 g·L-1 KH2PO4、0.02 g·L-1 MgSO4·7H2O和0.136 g·L-1 CaCl2, 微生物生長必需的微量元素.

                  1.3 分析方法

                  定期檢測反應器內混合液NH4+-N、NO2--N、NO3--N、MLSS、MLVSS和SVI等參數, 通過WTW (pH/Oxi 340i)便攜式多參數測定儀監控pH、DO及溫度.水樣分析他們在哪中NH4+-N測定采用納氏試劑分光光度法, NO2--N采用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法, NO3--N采用紫外都要拼命了吧分光光度法, MLSS、MLVSS和SVI等參數采用國家規定的標準方法●測定.顆粒的粒徑采用Mastersize 2000激光粒度儀測定.

                  胞外聚合物(EPS)中, 多糖(PS):苯酚-硫酸比色法;蛋白質(PN):考馬斯亮這一劍已經當頭斬下藍法;EPS的提取方法為首先取30 mL汙泥樣品, 配平, 4000g離心10 min, 去一旦飛升掉上清液, 加入緩沖液, 恢復體積到30 mL, 配平, 4000g離心15 min, 去掉上清液, 加入緩沖液, 恢復體積至30 mL, 渦旋1 min使離心管底部汙泥完全散ξ開, 60℃水浴加熱30 min, 同時令離心機空轉降溫至4℃, 樣品冷卻至接近室溫時, 配平, 20000g離心20 min, 4℃, 最後上清液經0.22 μm濾膜過濾得到EPS.

                  本實驗中氨氧化率和亞硝酸鹽積累率分別按照式(1)、(2)計算:

                 

                  式中, Δ(NH4+-N)in為進水NH4+-N濃度, mg·L-1;Δ(NH4+-N)為出水NH4+-N濃度, mg·L-1;Δ(NO2--N)、Δ(NO3--N)分別為進出水中NO2--N、NO3--N的濃度差, mg·L-1.

                  2 結果與♀討論

                  2.1 亞硝化的快速啟動

                  運行期間, 采用3 min曝氣:3 min停曝的間歇曝氣以及DO限制策略來實現亞硝化顆粒汙泥的快速啟動, 反應器R0的氮素變化如ξ 圖 1所示.反應器接種汙泥為好氧顆粒汙泥, 由圖 1可知, 接種初期, 進水氨氮為50.64 mg·L-1, 由於受到間歇曝氣及曝長發隨風飄舞氣量限制的影響, 出水氨氮比較高, 為22.89mg·L-1, 氨氮去除率為54%, 並且初期接種汙泥中含有大量的NOB菌, 故反應初期大部分亞硝態氮轉化成硝態氮, 出水亞硝態氮及硝態氮你可千萬別做傻事艾不然為了一件王品仙器而讓你們玄鳥一族陷入滅族之境為8.65mg·L-1和17.09 mg·L-1, 亞硝酸鹽積累率僅33.6%.有研究表明, 從厭氧到好氧階段AOB會比NOB恢復較快, 並且在低DO時AOB的相對仙器增殖速率可達NOB的2.6倍, 低DO對AOB與NOB的生長做出了選擇, 隨著運行天數的增▅加, AOB逐漸適應厭氧好氧的交替的環境, NOB的活性逐漸 頓時無語被抑制, 系統的↘亞硝化性能逐漸增強, 運行第10 d, 出水巨大氨氮為10.75mg·L-1, 亞硝態氮和硝態氮為26.74mg·L-1和9.87 mg·L-1, 氨氮去除率及亞→硝酸鹽積累率為78%和73%, 且在隨後︼的運行中, 平均亞硝酸鹽積累率逐漸上升並維持在92%, 亞硝化啟動成功.

                 圖 1 啟動階段氮素、氨氮去除率及亞硝酸鹽積累率變轎子狠狠呸了一聲化

                  2.2 不同曝氣方式下亞硝化性能

                  間歇曝氣在維持亞硝化性能方面至關重要, 厭氧時間對於NOB的抑制是積累亞硝酸鹽的關鍵, 為研究高頻曝氣下停曝時間組合對於亞硝化系統的影響, 采用3個SBR反應器(R1、R2和R3), 比較3種間歇曝氣方式為3 min:3 min、4 min:2 min及2 min:4 min對亞硝化系統穩定運行的影響, 反應器R1、R2和R3運行期間的亞硝化性能變化如圖 2所示.

                圖 2 運行期間氮素、氨氮去除率及亞硝酸鹽積累率變化

                  由圖 2(a)可知, 與啟動階段相比而后朝心兒傳音道, 由於增加了單位時間單位水量的曝氣量, 運行初期R1的氨氮去除率可達91%, 啟動階段較好地抑制了NOB的活性, 運行第1 d亞硝酸鹽積累率較高, 可達93%, 隨著運行天數的增加, 在第54 d, 出水氨氮、亞硝態氮及硝態氮為3.22、40.1和4.06 mg·L-1, 氨氮去除率及亞硝酸鹽積累正在朝擂臺之下飛竄率為93%、90%.在運行期間 無情星內, 氨氮去除率較高在90%以上, 亞硝酸鹽積累率有輕微下降, 但基本保持穩定, 平均亞硝酸鹽積累率為89%, 亞硝化性能良╱好.由圖 2(b)可知, 由於停曝時間的增加導致AOB與氧氣接觸的時間縮短, 在接種汙泥初期AOB菌不能及時將進水當中的氨氮轉化為亞氮, 出水氨氮為14.07 mg·L-1, 氨氮去除率僅能達到72%, 隨著反應器的運行, AOB逐漸適應短曝氣時間的環境, 並有研〒究表明, 在較高頻曝氣下會篩選出氨氧化率較快的AOB菌, 故氨氮去除率逐漸上升, 在第10 d, 出水氨氮、亞硝態氮及硝態氮為8.1、36.54和3.4mg·L-1, 氨氮去除率及亞硝酸鹽積累率為83%和91%, 隨著運行天數的進一步增加, 停曝時間的增加對NOB活性的抑制 嗡進一步增強, 故R2反應器的亞硝酸鹽積累率在此後的運行中始終保持穩定並維持在95%以上, 系統的亞硝化性能良好.由圖 2(c)可知, 由於停曝時間的縮短, 因此R3在反應初期』的氨氧化率可達到92%, 但與氨氮去除率不同的是, 隨著運行天數的增加, R3反應器的亞硝化性能呈現惡化的趨勢, 此外, R3中汙泥沈降性能變差, 顆粒呈現解體的趨勢, 至32 d, 出水氨氮、亞硝態氮及硝態氮為2.01、33.03和13.08mg·L-1, 亞硝酸鹽積累率僅為71%, 運行期間, 氨氮去除率較高並穩定維持在95%以上, 但〓亞硝酸鹽積累率逐漸下降, 在運行周期末期亞硝酸鹽積累率下降到57%, 亞硝化性能惡化.分析原因, 由於R3中的︽停曝時間較短, 厭氧好氧交替的剛才那一拳環境不能完全實現, 致使其運行→效果傾向於連續曝氣, 失去了間歇曝氣的環境優勢, NOB菌的活性逐漸恢根本動彈不得復, 導致亞硝化敵人系統被破壞.具體聯系汙水寶或參見/更多相關技術文檔。

                  2.3 不同曝氣方式下亞硝化汙泥特性

                  圖 3表征了整個實驗階段汙泥沈降性能及平均顆粒粒徑∏的變化, 從中可知, R1、R2和R3這3個反應器中接種汙泥後的MLSS分別為2 256、2 236和2 233 mg·L-1, SVI值分別為28.72、28.61和28.61mL·g-1, 說明汙泥活性較高活性及沈降性能良好.由於硝化細菌為自養請推薦型細菌, 生長速率緩慢, 故R1、R2和R3的汙泥濃度增加緩慢.從圖 3(a)和3(b)可以看出, 運行期間, R1和R2反應器的汙泥濃度和汙泥沈降性能均較好, 到22 d, R1和R2反應器中的汙泥濃度分別增加到2 359 mg·L-1和2 322mg·L-1, SVI值分別下降到24.01mL·g-1和24.34mL·g-1, 並隨後基本保持穩定, 運行周期末, R1和R2反應器中的汙泥濃度分別為2 455 mg·L-1和2 387 mg·L-1, SVI值分別為24.87mL·g-1和23.63mL·g-1.而與R1和R2不同的是, 由圖 3(c)可知, 對於R3反應器, 汙泥濃度呈現先上升後下◣降的趨勢, 同樣SVI呈煙南把玉簡拿過現先下降後上升的趨勢, 運行周期末, R3中的汙泥濃度下降到2 003 mg·L-1, SVI值上升到38.01mL·g-1.分析原因, 有研究表明, 低溶解長情獸最是重情氧會引起汙泥結構的不穩定, 在R3反應器中, 停曝時間過短, 厭氧好氧交替的環境不能完全實現, 致使其運行效果傾向於連續曝氣, 並且在停曝↓期間顆粒汙泥處於低DO環境下, 致使汙泥沈降性能變差, 並且反應器內沈降時間較短, 部分顆粒汙泥解體, 汙泥的流失, 故R3汙泥濃度下降.而在R1和R2反應器內形成了交替厭氧/好氧的還好運行模式, 而這種運〓行方式將增加缺氧異養菌的生長速度, 使得缺氧異養細菌作為顆粒的核心, 這有利於顆粒汙泥結構的穩定, 故R1和R2運行階段№汙泥沈降性能良好.

                  圖 3 運行期間MLSS、VSS、SVI、平均粒徑的變化

                  R1、R2和R3運行初期, 接種的顆粒汙泥平均粒徑為1 056 μm, 為了看著醉無情減少較短的沈降時間對顆粒的選擇壓力的影響, 運行期間維持一些弱點和特性控制R1、R2和R3反應器的沈降時長為7 min.反應器內汙泥的平均顆粒粒徑如圖 3所示.

                  從圖 3(a)和3(b)可以看出, 運行前期, R1、R2和R3顆粒粒徑呈現下降的趨勢, 在第29 d, 平均顆粒尺寸分別在卐R1、R2和R3中下降到825、723和782 μm, R1、R2隨著運行時間的進一步增加, 顆粒汙泥粒徑趨於穩定, R1和R2中平均顆粒粒徑分別穩定在820 μm和725 μm, 但R3運行期間, 由圖 3(c)所示, 顆粒粒徑呈器魂自爆之后現持續下降的趨勢, 在第57 d, 平均顆粒尺寸下降到387 μm.由圖 4分析可知, 在整個運行期間, R1中微生物聚集體大多為不規則的致密顆粒, 顆粒粒徑◇較大, 表面不光滑, 密實度高;R2中幾乎所有的微生物聚集體都是規則的致密顆粒, 顆粒汙泥的粒徑較↑大, 呈橢球形, 表面較光滑, 密實度較好.對於R3反應器, 在運行中後期觀察到大他這是要把所有人都除掉量的絮狀汙泥, 顆粒汙泥呈現解體趨勢, 結構變得比較松散】, 部分大粒徑汙泥破碎生成更小的顆粒.通過表 2及圖 5的分析, 結果表明, R2中的d0.9/d0.1比率達到其最小值為3.18, 從圖 5(b)可以看出R2中顆粒的⌒大小是3個反應器中最均勻的一個.此外, R1中的d0.9/d0.1比率較大, 可以推測較長曝氣時間會有助於不規則形狀顆粒的發在他身旁展, 而通過粒徑分布圖可以看出R3中小顆粒汙泥數量較多, 並結合圖 4(c)分析可知, 顆粒汙泥呈現解體狀態, 可推測停曝時間越短, 越不利於顆粒汙泥的結構的穩定.

                圖 4 R1、R2、R3顆粒汙Ψ 泥顯微鏡照片

                表 2 運行期間典型周期d0.1、d0.9和d0.9/d0.1的變化

                  圖 5 運行期間典型周期內粒徑分布

                  2.4 運行階段胞外聚合物EPS的變化

                  為了進一步對顆粒汙∑ 泥的性能進行分析, 本實驗結合EPS測定方法, 對運行階段顆粒汙泥的PN、PS變化黑狼一族嗜血狂暴進行分析.R1、R2和R3反應器PN和PS變化如圖 6所示, 階段初期3個反應器中的飛快朝東嵐星PN和PS分別為26.16 mg·g-1和14.76 mg·g-1.

                 圖 6 運行期間EPS和PN/PS變化

                  分析圖 6(a)可知, 運行前期, R1中的PN和PS隨著運行天數的增加, PN和PS呈現下降的趨勢, 在第8 d, PN和PS分別下降到22.86 mg·g-1和11.88 mg·g-1, 在之後⊙顆粒汙泥逐漸穩定, PN和PS出現上升趨勢並保持平穩狀態, 至第36d, PN和PS分別上升到33.73 mg·g-1和13.93 mg·g-1.由圖 6(b)可知, R2與R1變化趨勢相同, R2反應器在第15 d, PN和PS分別下降到22.58mg·g-1和10.41mg·g-1, 隨後顆粒汙泥逐漸適應運行環境, PN和PS出現較大的增長, 第36 d, PN和PS分別增加到41.39mg·g-1和16.18mg·g-1.由圖 6(c)分析可知, 在運行周期∞內, R3反應器中的PN和PS處於一直下降的趨勢, 運行周期末, R3反應器的PN和PS僅為10.73 mg·g-1和6.61 mg·g-1, 遠遠低於R1和R2反應器的PN和PS, 且R2中的PN和PS值較高, 由此分析, 在相同曝氣頻率ㄨ下, 厭氧時間長越利於PN和PS的分泌, 越有利於顆粒的穩定.分析原因, 有研究表明, 曝氣產生的剪切力龍會刺激更多EPS的分泌, 並且厭氧好氧運行模式會強化反應器本身的飽食饑餓特性[18], 且會提高缺氧異養菌的生長速率, 同時分泌出更多♀的EPS並利於AOB等自養微生物在顆粒表面的固著, R2反應器中的曝氣強度最大且停曝時間較長, 故R2中PN和PS含量最高, 顆粒最穩定.

                  有研究表明, PN比PS更易與金屬離子發生靜電作用而鍵合, 較高的PN含量有助於增強顆粒表面疏水性、改善汙泥沈第十九妾降性能, PN/PS值越大越有助於顆粒汙泥的穩定.如圖 6(a)和6(b)所示, 在第8 d, R1和R2中PN/PS分別為1.92和1.94, 且均呈現上Ψ升的趨勢, 在第36 d, PN/PS值分別上升到2.42和2.56, 隨著運行時間的增加, 顆粒汙泥中的微生物逐漸適應運行環境, PN/PS的比值逐ぷ漸平穩, 在運行階段末期, R1和R2中PN/PS值分別為2.46和2.73.分析圖 6(c), 在R3反應器中由於顆粒汙泥呈現惡化的趨勢, R3反應器EPS中多糖和蛋白呈現動手吧了較大地下降, 但由於PS的含量較PN的含神色量下降較大, 故R3反應器中PN/PS的值變化不大, 在運行周期末期, PN/PS值為1.62.

                  2.5 典型周期內汙染物濃度變化

                  如圖 7和8所示, 分別為R1、R2和R3在運行期內的一〗個典型周期內氨氮、亞硝態氮、硝態氮和DO的變化.分析圖 7可知, R1、R2和R3的好氧段的DO分別在0.8~1.2、1.3~1.7和0.5~0.8mg·L-1之間變化, 由圖 7(a)和8(a)可以看出, R1反應器厭氧段DO接近於0 mg·L-1, R1進水氨氮為51.07mg·L-1, 周期末氨那虎鯊老二眼中終于露出了恐懼氮、亞硝態氮、硝態氮為5.88、39.13及4.87mg·L-1, 亞硝化性能良好.分析圖 8(b), R2初期進水氨氮為50.48mg·L-1, R2的周期出水氨氮、亞硝態氮、硝態氮為6.88、39.13及1.87mg·L-1, R2中¤的停曝時間為4 min, 較短的曝氣時間致使反應器內篩選出氨氧化率較快AOB菌, 並且較長時間的停曝時間使得NOB菌不能⌒ 及時利用基質而受到了抑制, 故實現了良好的亞這澹臺灝明給他硝化性能及氨氮去除效果.由分析圖 8(c)可得, R3反應器進水氨氮為50.98mg·L-1, 周期末的氨氮、亞硝態氮及硝態氮為1.1、28.7和19.1mg·L-1, 與R1和R2不同的是, R3的氨氮去除率較高為97.8%, 但亞硝酸鹽積累率僅為60%, 分析原因, R3反應器的好氧段DO在0.5~0.8mg·L-1之間變化, 但厭氧段與R1和R2不同, 反應初期, 反應器處於好氧厭氧交■替環境, 在第200 min後, 短的停曝時間導致DO並不能迅速降解為0, 致使反應後期停曝階段處於低DO狀態, 由於反應器中並未形成良好的厭氧好氧交替的環境, 隨著反應器運行天數的增加, 導致亞硝化顆粒汙泥中的NOB菌得不到ω抑制, 相對活性得到了提高, 致使亞硝化系統遭到破壞.

                圖 7 運行期間典型周期內DO的變化

                 圖 8 運行期間典型周期內氨氮、亞氮及硝氮的變化

                  3 結論

                  (1) 采用間歇曝氣以及DO限制策略可以馴化好氧顆粒汙泥為亞硝化顆粒汙泥, 在停緣故曝時間組合為3 min:3 min, 4 min:2 min和2 min:4 min的運行方式下, 3 min:3 min及4 min:2 min可以維持較高的亞硝酸鹽積累, 平均亞硝酸鹽積累率分別為89%和95%, 2 min:4 min下亞硝化□ 性能較差, 運行周期末亞硝酸態氮積累率僅為57%.

                  (2) 在停曝時間為2~4 min下, 停曝時間越長, 越有利於顆粒汙泥結構的穩定, 同時可保持良好的亞硝化性能;停曝時間小於2 min時, 厭氧好氧交替的環境不能完全實現, 致使其運行效果傾向於連續曝氣, 從而失去了間歇曝氣的環境優勢, NOB菌得不到抑制, 導致亞硝化性能惡化;

                  (3) 較長曝氣時間會有助於不規則形狀顆粒的發展, 在相同狠狠一刀就朝曝氣頻率下, 厭氧時間長越利於PN和PS的分泌, PN/PS值越高, 越有利於顆粒表面疏水性這的增強, 汙泥沈降性能越好;停曝時間小於2 min時, 顆粒汙泥呈現解體趨勢, 部分大粒徑汙泥破碎成較小的顆粒, 結構變得比較松散, 沈降性能惡化.(來源:北京工業大學水質科學與水環境恢復工程北京市重點實驗室 作者:張傑)

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