AB法A段处理城市污水效能与机理研究

【摘要】：论文围绕AB法A段的高效作用机理，采用前沿的活性污泥胞外聚合物EPS提取技术，研究了不同工况条件下的EPS的含量和成分，从活性污泥胞外聚合物EPS的角度，对A段的吸附-再生、生物絮凝及沉降性能等机理进行了深层次研究。提出了活性污泥胞外聚合物EPS对污泥沉降性能影响的新思路，并对其作用机理进行了探讨。首次采用提取的胞外聚合物EPS对生物絮体形成进行人工模拟，对胞外聚合物EPS、Ca~(2+)及pH对生物絮体形成影响进行了定量研究，得出了其综合影响模式。并通过测定吸附-再生过程中活性污泥胞外聚合物EPS及脱氢酶含量的变化的方法，完善了活性污泥吸附-再生机理。同时，为解决A段污泥量大的问题，通过对脱氢酶的测定对A段细菌增殖及污泥产生规律进行了研究。此外，对A段处理低浓度城市污水的效能及其对微生物的影响进行了试验研究。得出了如下主要结论： 1)采用A段对低浓度(BOD_5=100mg／L左右)城市污水处理的试验结果表明：当A段进水COD为170～288 mg／L，BOD_5为67～137mg/L，负荷为0.5～3kgBOD_5／kgMLSS.d，水力停留时间为75～25min时，出水COD＜60mg/L、BOD_5＜20 mg/L、SS＜20 mg／L。研究发现，其效果良好的原因是：A段反应器中污泥的胞外聚合物EPS较高为20.25～26.21mg/gVSS.d，使污泥具有较强的吸附絮凝能力；同时，随着各反应器负荷的增加，污泥脱氢酶含量增加，污泥活性与代谢能力增强。AB法不设初沉池，新鲜污水及SS直接进入A段，改善了污泥沉降性能，并可以从进水中得到微生物的补充，以维持反应器污泥浓度，生物相丰富，有大量固着型钟虫。 2)发现进水中的SS对污泥的沉降性能有显著的改善作用；进水陈化会引起污泥的沉降性能恶化，不设初沉池对污水处理厂的稳定运行有益。通过正交试验发现，负荷Ns对污泥沉降性能影响高度显著，而DO及水温t的影响较小，并得出Ns、DO及Ns、水温t对A段SVI的综合影响模式为： SVI=84.74-12.8N_S+3.33DO SVI=64.02-5.52N_S+2t-0.39tN_s 3)采用从活性污泥中提取胞外聚合物EPS的方法，考察了EPS对污泥沉降性能的影响，发现负荷对EPS影响高度显著，而DO及水温t对EPS影响较小，EPS与污泥沉降性能SVI相关性高，试验得出其相关关系式如下： SVI=4.12EPS-21.658负荷对污泥沉降性能的影响，实际上是由于负荷对EPS的影响造成的，是负荷对EPS的表观表现。正交试验得出了Ns、DO对EPS及Ns、温度t对EPS的综合影响模式为： 重庆大学博士学位论文 石尸S=27.07一3.39入心+0.gDO 五尸S=22.25一2.18N，+0.2t 试验发现低负荷污泥EPS中多糖含量较高，多糖对丝状菌的影响可能是低负 荷时易发生污泥膨胀的重要原因。 4)采用人工模拟生物絮体形成的方法，考察了胞外聚合物EPs、c扩十及pH 对生物絮体形成的定量影响。当p逛7.5，EP义70m叭，c扩怪30om叭时，有利 于生物絮体的形成。正交试验得出的pH、EPs和c扩十三因素对生物絮体形成综合 影响的回归方程为: 。。度=一90 1 .70+97.35pH+l，96ea2十+9.osEPs一o.llpH·eaZ+一o.glpH·EPs一0.能eaZ +·EPs+0.0021 pH·eaZ+·即s， 回归分析表明:pH对生物絮体形成影响显著，其次是EPs，c扩+影响最小。 5)通过研究胞外聚合物EPS对活性污泥吸附及再生的影响，试验结果表明: EPS与污泥吸附能力显著相关，随着污泥负荷的降低，EPS增加，污泥的吸附能 力提高;且有机物种类对污泥的吸附性能有显著影响，发现活性污泥对有机物的 吸附去除是生物絮凝作用。污泥再生能增加中负荷Ns=0 .skgBOD亦gMLss.d污泥 的吸附能力，但不能增强高负荷Ns粗一3kgBODS瓜gl竹Lss.d污泥的吸附能力，再生 过程可迫使中负荷污泥进入内源代谢期，使污泥中的EPS增加，絮凝活性增加， 吸附能力提高，而高负荷污泥再生后EPS则无变化。同时，再生过程使污泥的脱 氢酶、OUR降低，代谢活性降低。 6)采用测定活性污泥脱氢酶含量变化的方法，对A段细菌增殖及剩余污泥 产生规律进行了研究，试验结果表明:A段细菌比生长速率林为0.059~0.084 (h一’);细菌世代时间为7.9h一n.7h;A段剩余污泥量中，增殖的活细菌质量 仅占6.89%~10.99%，未转化的55占89.0%~93.12%;A段细菌的高速增殖不 是产泥量大的根本原因，而不设初沉池，造成大量55随污水进入反应器才是A 段污泥产量大的真正原因。试验得出A段污泥细菌自身的污泥产率系数YBoDS 为0.0319一0.1015 kg微生物/kgBODS，而进水55造成的污泥增量系数Ys:为 0.545一0.923 kgMLss/kgss，A段剩余污泥量计算式为:△w=(0.053(s。一se) +0 .88(Csso一Csse)〕Qt。 对于A段的高效作用机理及效能的研究，将为AB法开辟更加广阔的应用前 景，为高效污水处理技术的研究奠定基础，具有重要的现实意义。 【关键词】：A段 胞外聚合物 污泥沉降性能 吸附-再生 生物絮凝 低浓度城市污水 污泥增殖
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-14
• 图表目录14-22
• 1 绪论22-40
• 1.1 AB法A段处理城市污水效能及机理研究的背景22-29
• 1.1.1 AB法的特点23-24
• 1.1.2 AB法A段研究进展24-29
• 1.2 活性污泥胞外聚合物EPS的研究进展29-35
• 1.2.1 胞外聚合物EPS的来源30
• 1.2.2 胞外聚合物EPS的成份及组成30-33
• 1.2.3 胞外聚合物EPS产生菌33-35
• 1.3 低浓度城市污水处理研究进展35-36
• 1.3.1 活性污泥工艺处理低浓度城市污水研究现状35-36
• 1.3.2 生物膜工艺处理低浓度城市污水研究现状36
• 1.4 问题的提出、研究目的与主要内容36-40
• 1.4.1 问题的提出36-37
• 1.4.2 研究目的及主要研究内容37-40
• 2 试验材料及方法40-48
• 2.1 试验装置40-41
• 2.2 试验测试方法41-46
• 2.2.1 一般测试项目及方法41
• 2.2.2 特殊项目的测试方法41-46
• 2.3 测试仪器46-48
• 3 A段处理低浓度城市污水试验研究48-60
• 3.1 概况48
• 3.2 试验装置及方法48-49
• 3.2.1 试验装置48
• 3.2.2 试验水质48
• 3.2.3 试验方法48-49
• 3.3 试验结果及分析49-58
• 3.3.1 污泥负荷和水力停留时间对低浓度污水处理效果的影响49-52
• 3.3.2 负荷对A段EPS及脱氢酶的影响52-53
• 3.3.3 负荷对A段污泥泥龄影响53
• 3.3.4 低浓度污水处理中A段的微生物研究53-58
• 3.4 小结58-60
• 4 A段污泥沉降性能研究60-82
• 4.1 概述60-62
• 4.2 试验装置及方法62-65
• 4.2.1 试验装置62
• 4.2.2 试验方法62-65
• 4.3 试验结果及分析65-80
• 4.3.1 进水SS及污水陈化对A段污泥沉降性能的影响65-68
• 4.3.2 污泥负荷对沉降性能的影响68-69
• 4.3.3 DO对污泥沉降性能的影响69-70
• 4.3.4 负荷Ns和DO对污泥沉降性能的综合影响研究70
• 4.3.5 温度t和污泥负荷Ns对EPS及沉降性能的影响研究70-73
• 4.3.6 EPS对沉降性能的影响研究73-80
• 4.4 小结80-82
• 5 A段净化机理研究82-94
• 5.1 概述82-83
• 5.2 试验装置与方法83-84
• 5.2.1 试验装置83
• 5.2.2 试验方法83-84
• 5.3 试验结果及分析84-92
• 5.3.1 有机物种类对污泥吸附性能的影响研究84-85
• 5.3.2 负荷对污泥吸附性能的影响研究85-87
• 5.3.3 再生对污泥吸附性能及EPS的影响研究87-92
• 5.4 小结92-94
• 6 A段生物絮凝机理研究94-108
• 6.1 概述94-96
• 6.2 试验装置及方法96-98
• 6.2.1 pH值对生物絮凝的影响研究96
• 6.2.2 EPS浓度对生物絮凝的影响研究96
• 6.2.3 二价阳离子Ca~(2+)浓度对生物絮凝的影响研究96-97
• 6.2.4 pH、EPS和Ca~(2+)对生物絮凝的综合影响研究97-98
• 6.3 试验结果及分析98-106
• 6.3.1 pH值对生物絮体形成的影响研究98-99
• 6.3.2 EPS浓度对生物絮凝的影响99-100
• 6.3.3 二价阳离子Ca~(2+)浓度对生物絮体形成的影响100-101
• 6.3.4 pH、EPS和Ca~(2+)对生物絮凝形成的综合影响101-106
• 6.4 小结106-108
• 7 活性污泥胞外聚合物EPS的影响因素研究108-118
• 7.1 概述108
• 7.2 试验装置及方法108-109
• 7.2.1 试验装置108
• 7.2.2 试验方法108-109
• 7.3 试验结果及分析109-115
• 7.3.1 污泥负荷对EPS的影响研究109-110
• 7.3.2 DO对EPS的影响研究110-111
• 7.3.3 温度对EPS的影响研究111
• 7.3.4 Ca~(2+)对EPS的影响研究111-113
• 7.3.5 pH对EPS的影响研究113-114
• 7.3.6 C/N对EPS的影响研究114
• 7.3.7 污水水质对EPS的影响研究114-115
• 7.4 小结115-118
• 8 A段污泥增殖规律研究118-128
• 8.1 概述118
• 8.2 A段污泥增殖规律研究118-125
• 8.2.1 试验装置118
• 8.2.2 试验方法118-119
• 8.2.3 试验结果及分析119-125
• 8.3 A段污泥减量途径分析125
• 8.4 小结125-128
• 9 结论128-130
• 致谢130-132
• 参考文献132-138
• 附录138-140

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