环境工程专业优秀论文环境工程专业优秀论文 好氧颗粒污泥的培养、维持及应用的基础好氧颗粒污泥的培养、维持及应用的基础研究研究关键词：好氧颗粒污泥关键词：好氧颗粒污泥 曝气量曝气量 同步脱氮除磷同步脱氮除磷 多重荧光染色技术多重荧光染色技术 生物吸附生物吸附摘要：本课题对好氧颗粒污泥的培养和维持，好氧颗粒污泥的形成机理，好氧 颗粒污泥同步脱氮除磷以及生物吸附阴离子偶氮染料的能力进行了基础性试验 研究。 在长沉淀时间条件下，在不同曝气量，不同高径比以及不同横截面形 状的 5 个反应器(R1、R2、R3、R4、R5)中对好氧颗粒污泥的形成进行了研究。 结果表明，在高高径比(10:1)的 R1、R2 和 R3 中，曝气量分别为 003m3/h、006m3/h 和 012m3/h 的情况下，均能形成好氧颗粒污泥；R1 在 形成颗粒后膨胀，系统崩溃；R2 膨胀后添加适量碱度(05g/L)，膨胀得到抑 制；R3 较为稳定。R4 曝气量与 R3 相同，高径比低(为 4:1)，不能形成好氧颗 粒污泥。R5 高径比低，且反应器横截面为方形，曝气量为 003m3/h，并辅以 搅拌剪切力，不能形成好氧颗粒污泥。试验结果表明沉降时间较长时，只有在 高高径比的反应器中才能通过高曝气量的方式培养获得好氧颗粒污泥。 以实 际生活污水为底物，在 3 个相同的反应器中分别施以不同的曝气量来培养好氧 颗粒污泥，其中 R1 为高曝气量，R2 为由高至低的曝气量，R3 为低曝气量。 R1、R2 在较短时间内培养好氧颗粒污泥，R1 稳定运行 80 天，但最终破碎；R2 反应器稳定运行 300 余天；R3 培养好氧颗粒污泥较慢，但也能够长期稳定维持。 实验结果表明对低浓度实际生活污水而言，低曝气量启动并长期运行是最佳方 式，证明了曝气量在好氧颗粒污泥培养和稳定维持中的重要作用。 利用扫描 电镜、细菌凋亡荧光染色以及 EPS 染色技术对 5 种不同底物废水培养出的好氧 颗粒污泥进行观察，结果表明杆菌为 5 种好氧颗粒污泥的主要菌种，碳源的不 同会影响球菌的生长：活细菌分布与粒径大小以及颗粒内部结构有关，死细菌 则均匀分布；蛋白质是最重要的胞外多聚物，-D 吡喃葡萄糖与新生长的活细 菌有关， 吡喃葡萄糖、 甘露糖和少量脂类则与衰老的细菌相关，糖类的含 量和分布可以指示好氧颗粒污泥是否正常，保持适量的糖量可以维持好氧颗粒 污泥的稳定，避免膨胀。 为了考察好氧颗粒污泥同步脱氮除磷 (simultaneous nitrogen and phosphorusremoval，SNPR)能力，以及在低温条 件下的适应情况，采用 2 个 SBR 反应器以厌氧/好氧方式处理实际生活污水，历 时 254d。2 个反应器均在 20d 培养获得好氧颗粒污泥，从第 42d 开始加入不同 附加碳源(分别为丙酸钠+乙酸钠和葡萄糖)，均获得了夏秋季 4 个月长期稳定的 SNPR 效果；在低温的影响下，2 个反应器效果有所降低，但分别经 35d、49d 逐 渐恢复了稳定的 SNPR 效果，2 个反应器在夏秋季稳定期以及低温恢复后阶段的 出水效果均达到 GB18918-2002 一级排放标准。硝化作用决定着 SNPR 的反应速 度和最终效果 利用荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization，FISH)、多重荧光染色技术以及扫描电镜(scanning electron microscope，SEM)对具有同步脱氮除磷能力的 2 种好氧颗粒污泥的菌群、活死 细菌和 EPS 的分布以及颗粒外部形态等进行了观察和分析，结果表明 2 种颗粒 对氮、磷的去除机理没有明显区别，受碳源影响较小；2 种好氧颗粒污泥的活 细菌多位于外层，而死细菌均匀分布； 2 种好氧颗粒污泥中的蛋白质和脂类 均分布均匀，不受碳源的影响，而多糖( 吡喃葡萄糖、 甘露糖和 -D 吡喃葡萄糖)的分布及含量与外加碳源有着密切的关系；碳源会对好氧颗粒污泥的外 层细菌，主要是球菌产生影响，并且与最终的去除效果相关，以丙酸钠+乙酸钠 为外加碳源更容易维持稳定的去除效果。 对具有同步脱氮除磷能力的好氧颗 粒污泥系统周期中 DO、pH 值和 ORP 的变化规律进行了研究，得到可以指示厌氧 阶段反硝化结束、厌氧放磷结束、好氧吸磷结束以及氨氧化结束的 4 个特征点， 可以用来控制周期的进行。同时考察了系统中聚磷菌的分类及其对脱氮除磷及 控制参数的影响，系统的好氧颗粒污泥中存在反硝化聚磷菌，因此在好氧条件 下能够在颗粒内部进行反硝化除磷。 利用好氧颗粒污泥生物吸附阴性偶氮染 料 CIAcid Red 14(AR 14)。系统考察了 pH 值、吸附剂用量、初始 AR 14 浓度、NaCl 浓度以及温度对生物吸附的影响。结果表明初始 pH 值是影响 AR 14 吸附的最重要因素，最佳值为 20。吸附能力随着染料浓度的增加而增加，而 随吸附剂浓度和 NaCl 浓度的增加而减少。好氧颗粒污泥吸附 AR 14 的等温线、 动力学模型、热力学分析以及 FTIR 分析表明好氧颗粒污泥可以作为一种低价的 吸附剂来去除阴性偶氮染料。正文内容正文内容本课题对好氧颗粒污泥的培养和维持，好氧颗粒污泥的形成机理，好氧颗 粒污泥同步脱氮除磷以及生物吸附阴离子偶氮染料的能力进行了基础性试验研 究。 在长沉淀时间条件下，在不同曝气量，不同高径比以及不同横截面形状 的 5 个反应器(R1、R2、R3、R4、R5)中对好氧颗粒污泥的形成进行了研究。结 果表明，在高高径比(10:1)的 R1、R2 和 R3 中，曝气量分别为 003m3/h、006m3/h 和 012m3/h 的情况下，均能形成好氧颗粒污泥；R1 在 形成颗粒后膨胀，系统崩溃；R2 膨胀后添加适量碱度(05g/L)，膨胀得到抑 制；R3 较为稳定。R4 曝气量与 R3 相同，高径比低(为 4:1)，不能形成好氧颗 粒污泥。R5 高径比低，且反应器横截面为方形，曝气量为 003m3/h，并辅以 搅拌剪切力，不能形成好氧颗粒污泥。试验结果表明沉降时间较长时，只有在 高高径比的反应器中才能通过高曝气量的方式培养获得好氧颗粒污泥。 以实 际生活污水为底物，在 3 个相同的反应器中分别施以不同的曝气量来培养好氧 颗粒污泥，其中 R1 为高曝气量，R2 为由高至低的曝气量，R3 为低曝气量。 R1、R2 在较短时间内培养好氧颗粒污泥，R1 稳定运行 80 天，但最终破碎；R2 反应器稳定运行 300 余天；R3 培养好氧颗粒污泥较慢，但也能够长期稳定维持。 实验结果表明对低浓度实际生活污水而言，低曝气量启动并长期运行是最佳方 式，证明了曝气量在好氧颗粒污泥培养和稳定维持中的重要作用。 利用扫描 电镜、细菌凋亡荧光染色以及 EPS 染色技术对 5 种不同底物废水培养出的好氧 颗粒污泥进行观察，结果表明杆菌为 5 种好氧颗粒污泥的主要菌种，碳源的不 同会影响球菌的生长：活细菌分布与粒径大小以及颗粒内部结构有关，死细菌 则均匀分布；蛋白质是最重要的胞外多聚物，-D 吡喃葡萄糖与新生长的活细 菌有关， 吡喃葡萄糖、 甘露糖和少量脂类则与衰老的细菌相关，糖类的含 量和分布可以指示好氧颗粒污泥是否正常，保持适量的糖量可以维持好氧颗粒 污泥的稳定，避免膨胀。 为了考察好氧颗粒污泥同步脱氮除磷 (simultaneous nitrogen and phosphorusremoval，SNPR)能力，以及在低温条 件下的适应情况，采用 2 个 SBR 反应器以厌氧/好氧方式处理实际生活污水，历 时 254d。2 个反应器均在 20d 培养获得好氧颗粒污泥，从第 42d 开始加入不同 附加碳源(分别为丙酸钠+乙酸钠和葡萄糖)，均获得了夏秋季 4 个月长期稳定的 SNPR 效果；在低温的影响下，2 个反应器效果有所降低，但分别经 35d、49d 逐 渐恢复了稳定的 SNPR 效果，2 个反应器在夏秋季稳定期以及低温恢复后阶段的 出水效果均达到 GB18918-2002 一级排放标准。硝化作用决定着 SNPR 的反应速 度和最终效果 利用荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization，FISH)、多重荧光染色技术以及扫描电镜(scanning electron microscope，SEM)对具有同步脱氮除磷能力的 2 种好氧颗粒污泥的菌群、活死 细菌和 EPS 的分布以及颗粒外部形态等进行了观察和分析，结果表明 2 种颗粒 对氮、磷的去除机理没有明显区别，受碳源影响较小；2 种好氧颗粒污泥的活 细菌多位于外层，而死细菌均匀分布； 2 种好氧颗粒污泥中的蛋白质和脂类 均分布均匀，不受碳源的影响，而多糖( 吡喃葡萄糖、 甘露糖和 -D 吡喃 葡萄糖)的分布及含量与外加碳源有着密切的关系；碳源会对好氧颗粒污泥的外 层细菌，主要是球菌产生影响，并且与最终的去除效果相关，以丙酸钠+乙酸钠 为外加碳源更容易维持稳定的去除效果。 对具有同步脱氮除磷能力的好氧颗 粒污泥系统周期中 DO、pH 值和 ORP 的变化规律进行了研究，得到可以指示厌氧阶段反硝化结束、厌氧放磷结束、好氧吸磷结束以及氨氧化结束的 4 个特征点， 可以用来控制周期的进行。同时考察了系统中聚磷菌的分类及其对脱氮除磷及 控制参数的影响，系统的好氧颗粒污泥中存在反硝化聚磷菌，因此在好氧条件 下能够在颗粒内部进行反硝化除磷。 利用好氧颗粒污泥生物吸附阴性偶氮染 料 CIAcid Red 14(AR 14)。系统考察了 pH 值、吸附剂用量、初始 AR 14 浓度、NaCl 浓度以及温度对生物吸附的影响。结果表明初始 pH 值是影响 AR 14 吸附的最重要因素，最佳值为 20。吸附能力随着染料浓度的增加而增加，而 随吸附剂浓度和 NaCl 浓度的增加而减少。好氧颗粒污泥吸附 AR 14 的等温线、 动力学模型、热力学分析以及 FTIR 分析表明好氧颗粒污泥可以作为一种低价的 吸附剂来去除阴性偶氮染料。 本课题对好氧颗粒污泥的培养和维持，好氧颗粒污泥的形成机理，好氧颗粒污 泥同步脱氮除磷以及生物吸附阴离子偶氮染料的能力进行了基础性试验研究。 在长沉淀时间条件下，在不同曝气量，不同高径比以及不同横截面形状的 5 个 反应器(R1、R2、R3、R4、R5)中对好氧颗粒污泥的形成进行了研究。结果表明， 在高高径比(10:1)的 R1、R2 和 R3 中，曝气量分别为 003m3/h、006m3/h 和 012m3/h 的情况下，均能形成好氧颗粒污泥；R1 在形成颗粒后膨胀，系统 崩溃；R2 膨胀后添加适量碱度(05g/L)，膨胀得到抑制；R3 较为稳定。R4 曝 气量与 R3 相同，高径比低(为 4:1)，不能形成好氧颗粒污泥。R5 高径比低，且 反应器横截面为方形，曝气量为 003m3/h，并辅以搅拌剪切力，不能形成好 氧颗粒污泥。试验结果表明沉降时间较长时，只有在高高径比的反应器中才能 通过高曝气量的方式培养获得好氧颗粒污泥。 以实际生活污水为底物，在 3 个相同的反应器中分别施以不同的曝气量来培养好氧颗粒污泥，其中 R1 为高曝 气量，R2 为由高至低的曝气量，R3 为低曝气量。R1、R2 在较短时间内培养好 氧颗粒污泥，R1 稳定运行 80 天，但最终破碎；R2 反应器稳定运行 300 余天； R3 培养好氧颗粒污泥较慢，但也能够长期稳定维持。实验结果表明对低浓度实 际生活污水而言，低曝气量启动并长期运行是最佳方式，证明了曝气量在好氧 颗粒污泥培养和稳定维持中的重要作用。 利用扫描电镜、细菌凋亡荧光染色 以及 EPS 染色技术对 5 种不同底物废水培养出的好氧颗粒污泥进行观察，结果 表明杆菌为 5 种好氧颗粒污泥的主要菌种，碳源的不同会影响球菌的生长：活 细菌分布与粒径