好氧颗粒污泥技术研究进展与应用现状课件

好氧颗粒污泥技术研究进展与应用现状

Contents好氧颗粒污泥的特性好氧颗粒污泥的培养好氧颗粒污泥的应用现状目录好氧颗粒污泥的概念一二三四五不足与展望一、好氧颗粒污泥的概念颗粒污泥——微生物自凝聚形成的一种特殊形式的活性污泥，具有良好的沉降性能、密实的结构、较高浓度的生物量、较强的冲击负荷和抵抗有毒有害物质的能力。污泥颗粒化现象最早在升流式厌氧污泥床反应器中发现,随后,人们也发现了好氧处理过程中污泥颗粒化现象。微生物自身具有凝聚或附着于固体表面的特性,只要条件适当,这种现象便会自然发生.淀粉厂颗粒污泥袋装污泥柠檬酸颗粒污泥2好氧颗粒污泥的性质成熟的好氧颗粒污泥呈橙黄色,表面光滑,外观为球形或椭球形,其粒径在0.5~1.5mm,纵横比为0.76,形状系数稳定在0.45。好氧颗粒污泥的沉降速度与其大小和结构有关,一般在30~70m/h,约为传统活性污泥(8~10m/h)的3倍。好氧颗粒污泥活性污泥好氧颗粒污泥中含有丰富的微生物种群,在合适的pH和DO浓度下,多种微生物可以共存。好氧颗粒污泥主要由异养菌和硝化菌组成。DO从颗粒外部经表面空隙传递到颗粒内部,形成DO梯度,在颗粒核心部形成缺氧区,在颗粒内部形成厌氧区。在好氧颗粒污泥的外表面以好氧硝化菌及氨化菌为主,废水中的NH4+-N首先被外侧的硝化菌氧化成NO3--N、NO2--N;在缺氧区,反硝化菌占优势,它们利用从废水中扩散至厌氧区的碳源将NO3--N、NO2--N还原,以N2形式去除氮。好氧区缺氧区厌氧区NH4+-NNO3--N、NO2--NN2好氧硝化菌及氨化菌反硝化菌N2二、好氧颗粒污泥的特性1形态及粒径好氧颗粒污泥是好氧条件下微生物自身固定化形成的聚集体,与生物膜的结构较为相似。好氧颗粒污泥有清晰的轮廓，外观较为规则，颗粒之间有明显的分界。2沉降性能好氧颗粒污泥在沉降性能上较活性污泥有更大优势,可以更有效地提高反应器截留污泥的能力和处理能力,同时缩小对沉淀池的体积需求。好氧颗粒污泥的沉降速度通常可达25~70m·h-1，要比活性污泥的沉降速度至少高3倍。3微生物多样性好氧颗粒污泥的微生物组成十分丰富。异养菌、硝化菌、反硝化菌、聚磷菌,甚至还有酵母、真菌，这些微生物都能够形成好氧颗粒。好氧颗粒污泥中微生物菌群的结构主要由培养基质成分所决定。4微生物的分布一般认为,好氧颗粒污泥结构呈层状分布，但不同好氧颗粒污泥的层状结构组成和分层有所不同。微生物在好氧颗粒污泥中的分布与其在颗粒中的作用密切相关。三、好氧颗粒污泥的培养1接种污泥的选择好氧颗粒污泥反应器可采用不同接种污泥，已有的报道包括：(1)以普通的絮状活性污泥为接种污泥，此为丝状菌和小颗粒的混合物,接种污泥占反应器体积25%左右；(2)以去除COD为主的沉降的细胞（好氧颗粒污泥）为接种污泥，接种污泥占反应器体积0.5%左右；(3)直接采用厌氧颗粒污泥进行驯化。直接采用厌氧颗粒污泥进行驯化的方法简便且成功率高；而以普通絮状活性污泥为接种污泥，启动时间长，控制难度较大。例1常温好氧条件下好氧颗粒污泥的富集与驯化SBR的主体结构由双层圆柱形有机玻璃制成，外层设有水浴套管控制温度为24±1℃。反应器底部设有微孔曝气头，保证系统内DO的质量浓度为1.0mg/L。将整个好氧颗粒污泥的富集过程分为3个阶段：启动阶段、颗粒污泥形成和生长阶段、颗粒污泥成熟阶段调整SBR的沉淀时间为3min，其他运行工况不变。控制进水COD和NH4+-N的质量浓度分别为400mg/L和40mg/L，将PO43--P的质量浓度由8mg/L逐步提高到12mg/L。驯化结果：经过驯化后的好氧颗粒污泥的除磷能力有大幅提升。磷的去除率在61.12%～79.62%，平均去除率可达71.75%。例2连续流膜生物反应器中好氧颗粒污泥的形成膜分离区内安装穿孔管，以提供大气泡高流量的曝气，在大宽高比的膜分离区内形成强水力湍动力，并在控制膜污染的同时，为反应器内好氧颗粒污泥的形成维持提供剪切力。反应器运行的前60d内，反应器内污泥与普通活性污泥絮体无明显差异；反应运行第67d，污泥状态发生转变，反应器内90%以上的污泥发生团聚,具有清晰规整的圆滑表面。之后3内，污泥粒度迅速增大；第70d时，反应器内开始出现粒径2.0mm左右的颗粒污泥，污泥呈灰黑色，为表面圆滑规整的水滴状；之后，颗粒污泥的增长趋于稳定，粒径2.0mm以上及0.5mm以下的污泥逐渐减少，粒径1.0~1.5mm左右的颗粒污泥比例增加，污泥粒径趋于均化，粒径0.5mm以上的污泥占反应器内污泥总量的80%以上。结论：将MBR用于模拟抗生素废水的处理,对废水中COD、NH4+-N、黄连素的去除率可分别达到90%、95%和99%以上。连续流MBR中好氧颗粒污泥的形成和稳定化运行证明，SBR的运行模式不是污泥颗粒化和好氧颗粒污泥状态维持的必要条件。污泥颗粒化后，膜分离区相对较强的水力剪切力是MBR中污泥颗粒化的主要驱动力。四、好氧颗粒污泥的应用现状1实验室阶段研究1）在高浓度有机废水中的应用好氧颗粒污泥大大提高了反应器处理效率和抗冲击负荷能力，已报道的颗粒化SBR反应器的有机负荷率可达2.5~15kg/(m3·d)，MLSS在6~12g/L之间，COD去除率稳定在85%以上。2）在脱氮除磷方面的应用强化生物除磷工艺(EBPR)在厌氧-好氧交替运行下具有较高的除磷效果，但仍存在工艺运行不稳定、占地面积大等问题；高径比大、占地面积小的好氧颗粒化反应器的开发，将使其在生物除磷方面具有较好的应用前景。例：好氧颗粒污泥处理高含盐废水R1、R2反应器处理含盐废水，其中R1反应器接种好氧絮状污泥，R2反应器接种厌氧颗粒污泥。R3反应器为淡水对照组，接种污泥为好氧絮状污泥，进水基质与R1、R2相同，不同之处在于R3反应器进水中不含高盐分。各SSBR反应器在污泥接种后很快完成好氧颗粒化.利用SSBR反应器在高含盐废水中可以培养出很好的好氧颗粒污泥,并且利用好氧颗粒污泥可以有效处理高含盐废水。利用好氧颗粒污泥处理该废水，当盐度为35g/L

NaCl并且进水基质为难生物降解Vc废水时，其TOC去除率与淡水对照组及试验室中SBR处理淡水Vc废水取得的TOC去除率处于同一水平。2）在工业废水处理工程中的应用结合好氧颗粒污泥的优点，在工业废水处理实际工程上已有了一定程度的使用，处理效果明显优于普通絮状污泥。研究者考察了好氧颗粒污泥作为新型生物吸附剂，用于工业废水中(Cd2+)去除的可行性。颗粒污泥对Cd2+的最大吸附能力为566mg/g。五、展望1存在的问题1）好氧颗粒污泥的不稳定性。在培养过程中,由于底物、营养物质和DO在颗粒污泥内部的扩散效率不同,容易引起丝状菌的过量生长,使得沉降性能变差；2）异养菌和目标菌的竞争。与硝化菌、聚磷菌相比,异养菌生长较快,这就使得颗粒污泥中目标微生物数量较少,从而减弱对污染物的去除能力;3)目前还没有描述关于好氧颗粒污泥从最初形成到最终消亡的全过程以及颗粒污泥的分层结构生成过程的数学模型。2发展方向1）深入研究各种控制因素的变化对好氧颗粒污泥稳定性的影响,以实现工