丝状菌对好氧颗粒污泥形成过程及其稳定性的影响

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中文摘要：近年来，随着污水处理技术的不断更新发展，好氧颗粒污泥逐渐成为研究热点。针对好氧颗粒污泥普遍存在颗粒化时间长，长期运行稳定性效果差等缺点，并结合丝状菌对颗粒化形成的贡献作用。本文对两种不同类型种泥(膨胀种泥-SBR1，絮状种泥-SBR2)进行颗粒化培养，并对两系统成熟后的颗粒污泥进行缺氧-好氧运行模式下的研究。此外，为探究长期搅拌对颗粒污泥运行的影响，又对SBR1系统长期搅拌条件下运行情况及破碎颗粒恢复进行研究。重点对颗粒污泥粒径及结构，EPS组分变化，系统脱氮除磷效果以及微生物群落结构研究。主要研究内容如下: (1)探究不同类型种泥下的颗粒化过程。将两种不同类型污泥，膨胀种泥-SBR1，絮状种泥-SBR2分别接种至两个完全相同的序批式(SBR)反应器内，控制两反应器外部环境条件完全一致，采用逐渐缩短沉降时间，增大水力选择压方式进行颗粒化的培养，研究两种类型污泥在该条件下的颗粒化时间及颗粒状态。通过对比试验发现，膨胀种泥-SBR1的颗粒化时间较絮状种泥-SBR2要前提20 d。SBR1和SBR2的成熟颗粒粒径分别为650 μm和700 μm。其中SBR1的颗粒污泥结构致密，大量球菌和杆菌紧密结合，丝状菌作为骨架支撑颗粒结构;SBR2成熟颗粒污泥表面粗糙，颗粒结构疏松。EPS组成分析表明，SBR1中PN/PS从2.41下降至0.7后增长为4.34; SBR2中PN/PS从3.0上升至4.15后降至1.98，PN/PS值增速快是SBR1快速颗粒化的原因之一。 (2)以培养成熟的颗粒污泥为研究对象，改变运行方式为搅拌缺氧-好氧，探究该运行方式下污泥状态变化，稳定性情况以及脱氮效果等。研究发现，SBR1中颗粒污泥的稳定性更强，部分颗粒破碎，污泥轻微流失，并在20 d内颗粒逐渐适应运行条件，SV30/SV5恢复至1。两反应器中粒径和PN/PS变化都呈正线性相关，而在SBR1中，SVI和PS含量变化呈负线性相关;SBR2中，SVI和PN/PS变化呈负相关性。两反应器COD、NH4+-N去除效率无明显变化，但是TN去除率由于缺氧搅拌的添加明显提升。 (3)进一步对SBR1系统内长期缺氧-好氧运行条件下的颗粒状态及稳定性情况进行研究。结果发现，长期搅拌运行状态下的成熟颗粒在55 d后，粒径降至300μm以下，颗粒破碎严重。恢复颗粒状态，改为纯曝气运行，30 d内可实现颗粒状态修复，恢复时间比初始颗粒化时间20 d长，主要是受到低温环境影响。长期搅拌运行未干扰COD，NH4+-N去除效果，但是随着颗粒的破碎，TN和PO43--P的去除率都下降，同时颗粒污泥浓度降低，沉降性能变差。 (4)对比分析膨胀种泥和絮状种泥在颗粒化过程中及缺氧-好氧运行方式下的微生物群落结构变化，并结合参数深入分析SBR2中颗粒失稳的原因。norank_o__Saccharimonadales 、 unclassified_o__Saccharimonadales 和unclassified_f__Saccharimonadaceae等疏水性细菌是促进SBR1快速颗粒化的有关菌种。在SBR2中，Brachyphoris菌相对丰度增加明显，其出现与微型动物及后生动物有关系。unclassified_p__Rozellomycota真菌大量增殖是导致成熟颗粒污泥失稳的主要菌种，失稳的原因可能与流量计失调及曝气盘堵塞有关，其次也受到葡萄糖底物和低pH值影响。本研究通过对比试验创新性发现丝状菌膨胀污泥在缩短颗粒化培养方面的优势，并探究成熟颗粒污泥在搅拌缺氧-好氧运行条件下污泥的状态变化情况及污染物去除等，还对长期缺氧搅拌添加后的颗粒破碎进行了修复，揭示出丝状菌对颗粒化培养及稳定性的作用，为丝状菌进一步应用在颗粒污泥培养研究中提供参考借鉴。

作者：

杨箫阳

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关键词：

污水处理丝状菌好氧颗粒污泥微生物群落脱氮效果除磷效果

授予学位：

硕士

学科专业：

环境科学与工程

导师：

高春娣

学位年度：

2022

学位授予单位：

北京工业大学

语种：

中文

中图分类号：