脫氮除磷體系中顆粒污泥的結構和穩(wěn)定性研究.pdf

1、眾所周知，廢水生化處理的同步脫氮除磷過程涉及多種微生物菌群，其中包括自養(yǎng)硝化細菌、異養(yǎng)反硝化細菌、聚磷菌、聚糖菌等，它們之間互相競爭、合作，逐漸形成一種穩(wěn)定成熟的好氧顆粒污泥體系。目前關于顆粒污泥微生物菌群動態(tài)演變及其污水處理效果等方面的研究已比較完善。然而隨著實際培養(yǎng)條件或特定處理要求的不同，對于其微觀結構和穩(wěn)定性的要求也越來越高。因此關于在指定條件下微生物聚集體特定的微觀結構、力學表現(xiàn)以及如何提高其穩(wěn)定性和耐沖擊特性，仍需要深入的探

2、討。
　　本論文以脫氮除磷污泥體系為研究對象，在其好氧顆粒污泥馴化、污泥微觀表征、力學響應描述、微生物固定化、載體滲透性分析等方面展開相關研究:在同步硝化反硝化除磷反應器中馴化出結構致密、微生物菌群豐富的好氧顆粒污泥;運用流變學方法表征顆粒污泥的流變學結構特征和粘彈性響應，并利用Wagner模型模擬污泥系統(tǒng)簡單流動下的粘度值;采用三乙酸纖維素成功合成具有除碳脫氮功能的污泥包埋載體，并能夠長期穩(wěn)定于高濃度磷溶液廢水中。主要內容和結果

3、包括:
　　1.在穩(wěn)定運行的生物強化除磷反應器基礎上，通過控制溶解氧、沉降時間、剪切速率等操作條件培養(yǎng)好氧顆粒狀污泥，實驗結果表明成熟顆粒污泥粒徑在2mm左右，結構密實，微生物種類豐富，胞外聚合物含量較高;且該顆粒污泥能夠實現(xiàn)短程硝化反硝化，同時周期性監(jiān)測其代謝動力學間接證明其中有反硝化作用的聚磷菌存在?；诰唧w實驗結果，確定下一步研究方向:測試顆粒污泥的微觀結構及其力學性能、尋找結構更穩(wěn)定的固定化體系替代自絮凝結構。
　　

4、2.用穩(wěn)態(tài)剪切和振蕩剪切等流變學方法測試顆粒污泥力學響應，結果顯示流變學參數(shù)能夠準確反映其微觀結構，同時表明好氧顆粒污泥是一種具有屈服假塑性的剪切變稀流體，其流動行為可用Herschel-Bulkley方程描述;同時顆粒在應力掃描、頻率掃描和溫度掃描中表現(xiàn)出特有的粘彈性響應，反應其同時具有彈性固體和粘彈性流體特點，和絮狀污泥流變測試相比進一步突出了胞外聚合物在其污泥顆?；械牟豢苫蛉?。此外，我們首次在污泥體系中引入Wagner模型模擬其

5、流變學行為中的非線性和依時性，將粘彈響應和穩(wěn)態(tài)剪切行為相結合，推廣了本構模型在預測污泥流動行為中的應用。
　　3.通過嘗試不同的混菌包埋材料進行污泥固定化試驗，合成沉降性能良好、能夠在較高濃度磷溶液廢水(＞10 mg/L)中長期穩(wěn)定存在的三乙酸纖維素包埋載體。合成廢水處理結果證實包埋載體具有非常高的穩(wěn)定性，且保持良好的生物活性，能夠同時實現(xiàn)生物氧化、硝化和反硝化作用;滲透性分析表明包埋載體滲透性參數(shù)ξ為10.9，液體收集效率η為0