胁迫条件促进结构化好氧颗粒污泥的形成以及工艺运行调控

作     者：沈杨贵 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘广民

授予年度：2017年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：结构化 颗粒污泥 胁迫条件 工艺运行 

摘      要：好氧颗粒污泥具有沉降性好,生物量高,结构紧密,耐受有机负荷冲击等多种特点,因其独特的颗粒属性,当前好氧颗粒污泥技术常应用于处理含有机物、氨氮、磷和有毒有害物的废水。然而好氧颗粒污泥形成机制不明确,颗粒培养,结构稳定性等问题一直制约颗粒污泥的推广。针对高氨氮污水,如何快速培养结构稳定的好氧颗粒污泥以及工艺运行调控具有重要意义。本文建立序批式反应器(Sequence Batch Reactor,SBR),通过调控氮负荷的方式培养结构化好氧颗粒污泥,并以分子生物学技术(PCR-DGEE,高通量测序技术)、高效液相色谱,电子扫描显微镜等手段,研究了胁迫条件下结构化好氧颗粒污泥的形成。针对好氧颗粒污泥培养难度大,形成时间较长的问题,本文成功采用波动进水氮负荷的模式促进了好氧颗粒污泥的形成。当温度控制在30℃,进水氨氮浓度在600mg/L,300mg/L,100mg/L,600mg/L之间快速交替变化时,反应器中经过15天驯化即出现具有规则外形的好氧颗粒污泥,表明调控进水氮负荷是培养好氧颗粒污泥的一种高效方法,该好氧颗粒污泥颗粒颗粒强度大,层次结构清晰并能高效代谢有机底物。在工艺运行过程中,维持好氧颗粒污泥结构稳定非常重要,本文通过接种成熟好氧颗粒污泥,研究了在有机碳源缺乏培养10天后,重新添加有机碳源驯化10天时异样代谢对好氧颗粒污泥微观失稳的影响。成熟颗粒污泥对COD和氨氮的去除率分别可以达到92.1%和30.0%,切断有机碳源培养后并恢复有机碳源供应,颗粒对COD和氨氮的去除率分别为96.6%和34.1%,有机碳源的缺失对结构化颗粒污泥的底物代谢能力以及颗粒的表观结构并不影响,但是微观结构已经失稳,颗粒强度显著降低;结构化颗粒污泥中存在糖蛋白分子(分子量大小为1778688.92),该复合物是颗粒维持表观结构的关键,而多糖决定了颗粒污泥的强度。本文阐释了波动氮负荷、温度、无机碳源、C/N等多元胁迫条件对好氧颗粒污泥的形成及其性能的影响。波动的氮负荷作为胁迫条件是促进结构化好氧颗粒污泥形成的主要原因,当无机碳源缺失、温度低于20℃以及恒定的C/N作为胁迫条件时颗粒污泥的形成不受影响,但是颗粒污泥的强度、微生物种群等发生变化。温度低于20℃以及恒定的C/N不利于颗粒结构稳定性以及增殖,缺少无机碳源有助于颗粒快速增殖,但是导致颗粒强度降低。温度为30℃时的颗粒污泥中Thauera,Leucobacter菌为优势菌,温度低于20℃时颗粒污泥中低温菌Pseudomonas,Arthrobacter丰度更大,微生物种群的丰度是影响颗粒代谢性能以及稳定性的原因之一。