摘要
污水处理厂在采用生物处理技术处理生活污水时会产生大量的剩余污泥。剩余污泥产量大、处理费用高、会造成二次污染，因此需要合理的处理与处置。厌氧生物处理是目前应用广泛的处理工艺，但是该工艺处理速率慢、运行稳定性差，因此需要开发新型的污泥处理工艺。研究表明亚硝酸盐具有特殊的化学和生物性质，且可以通过经济的方式从高氨氮废水短程硝化反应过程中获得。但是亚硝酸盐强化污泥发酵的机制仍尚不明确，并且其强化污泥发酵工艺的参数还需要进一步优化。 本课题针对污泥发酵系统，以机理探究和参数优化两方面为目标，采用SBR(Sequencingbatch reactor)反应器，使用二沉池回流污泥，结合实验室小型批次试验和长期试验，通过对比亚硝酸盐投加、好氧发酵和厌氧消化处理，考察亚硝酸盐对有机物的降解途径的影响;同时也考察了微生物种群多样性和功能菌的变化，以深入解析亚硝酸盐强化污泥发酵作用机理;接着通过对比一次投加、批次投加和连续投加三种亚硝酸盐投加方式下的污泥发酵效果，优化亚硝酸盐投加方式，为后续长期反应提供了参考;最后使用优化的方式向系统中投加亚硝酸盐，通过对比SRT(Specific Resistance to Filtration，SRT)为5d、10d、20d下污泥发酵效果，进一步优化亚硝酸盐强化污泥发酵长期反应过程中的工艺参数，并探究了菌群结构变化，为实际工程应用奠定基础。主要研究内容和结论如下: (1)首次从不同层胞外聚合物(ExtracellularPolymeric Substances，EPS)层面考察亚硝酸盐对污泥减量效果和污泥结构的影响。 向污泥发酵系统投加亚硝酸盐后，可以促进TB-EPS(Tightly BoundEPS，TB-EPS)中微生物代谢产物和色氨酸等蛋白质的降解，并且通过导致C—N键断裂，破坏污泥的稳定结构，使污泥减量，同时污泥粒径减小，脱水性变差。 (2)结合亚硝酸盐强化污泥发酵过程中微生物菌群结构变化，解释亚硝酸盐强化污泥发酵的机理。 亚硝酸盐处理后，微生物多样性减少，部分微生物如Thauera和Candidatus-Competibactor相对丰度降低，同时部分反硝化菌和水解菌如Dokdonella和Ferruginibacter被富集，促进了反硝化作用和水解作用。反硝化过程消耗污泥发酵过程中产生的有机物，加速污泥水解，提高了污泥减量效率。 (3)探究了不同亚硝酸盐投加方式及不同SRT对污泥发酵的影响。 采用24h连续投加亚硝酸钠的方式处理污泥时，强化污泥减量的效果更好，且污泥粒径增加，絮凝能力增强，脱水性能最好，所以选择其为后续长期强化污泥发酵的亚硝酸盐投加方式。 当SRT为20d时，污泥VSS的去除率最高，TCOD(Total Chemical OxygenDemand，TCOD)减量率最大，且氨氮、磷酸盐产生量最低，综合以上，确定SRT为20d时亚硝酸盐强化剩余污泥发酵处理的效果最好。
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