二级生化生活污水处理设备《资讯》

二级生化生活污水处理设备

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VFA是厌氧消化过程的重要中间产物之一，产甲烷菌以VFA为底物，在生长代谢过程中产生甲烷。pH和碱度也是重要的工程控制参数，影响微生物群落结构与代谢活性。出水VFA、pH和碱度随时间的变化见图5。反应器在启动初期，出水VFA较高，最高浓度达到68.3 mg·L?1，之后逐渐降低。尽管进水负荷逐渐增加，但是出水VFA浓度在60 d之后并未出现较大变化，出水VFA浓度逐渐趋于稳定，说明产甲烷菌数量增多或活性逐渐增强，反应器未发生酸化现象。在启动实验结束后，对出水VFA组分进行了检测，主要成分为乙酸，占90%以上，其余为丙酸和丁酸等。通过pH变化曲线，可以看出随着进水负荷的增加，出水pH呈逐渐降低趋势。但是出水pH一直处在6.7～7.5之间，并未发生太大波动，这是由于原水中碱度在1 500 mg·L?1左右，水质本身具有较强的抗酸化能力。出水碱度在启动初期低于进水，说明此时反应器内以酸化反应为主。随着培养的进行，产甲烷反应开始出现，出水碱度增加，最后稳定在2 000 mg L?1左右，属于1 000～5 000 mg L?1的正常范围以内。

2.2 颗粒污泥的特征　　2.2.1 粒径　　第2阶段末期，反应器底部出现了少量的细小颗粒污泥。随着培养的进行，沉降性能差的絮状污泥逐渐被淘汰，而颗粒污泥的数量逐渐增多，粒径也随之增大。在第3阶段末期，新生颗粒污泥逐渐增多，颗粒污泥的体积平均粒径为113.48 μm。进入第4阶段，通过提高进水负荷，颗粒污泥的体积平均粒径快速增长到227.33 μm，此时反应器内污泥已基本颗粒化。在第5阶段，颗粒污泥的体积平均粒径继续增长，在第5阶段末期，体积平均粒径增长到390.42 μm，说明颗粒污泥在第4阶段和第5阶段处在快速生长期。第6阶段，进水全部采用PTA废水，经稳定运行后COD去除率很快达到80 %以上。此时颗粒污泥的体积平均粒径增长到416.53 μm。说明颗粒污泥进入了生长平稳期，并趋于成熟，反应器内污泥实现颗粒化。不同阶段颗粒污泥粒径的具体参数见表3。d的启动实验，反应器内的颗粒污泥基本培养成熟。成熟的颗粒污泥为黑色，卵状，具有清晰的表面边界(图3)。为了更清晰、直观地了解颗粒污泥形态，对其进行了扫描电镜观察，见图6。颗粒污泥表面存在丰富的菌胶团，杆菌和丝状菌镶嵌其中。菌胶团有助于微生物的聚集，加速污泥颗粒化过程。产气微生物在代谢活动中产生的CO2、CH4等气体在颗粒污泥内部形成孔隙，这进一步促进微生物与基质接触、吸附和物质交换，同时也加强了微生物间的协同作用。测试项目和方法　　常规分析参考《水和废水监测分析方法》，其中COD采用重铬酸钾法，碱度采用酸碱滴定法，VSS和SS采用重量法。pH用WTW Terminal 740测定仪测定。颗粒污泥沉降速率采用重量沉降法。厌氧颗粒污泥粒径采用激光衍射粒度仪(Mastersizer 2000, Malvern instruments Ltd., UK)测定。厌氧颗粒污泥的产甲烷活性采用史氏发酵法。TA、PT和BA等 PTA废水组分采用高效液相色谱法。挥发性脂肪酸(VFA)和甲烷含量采用气象色谱法。厌氧颗粒污泥的形态采用电子扫描电镜(SEM; JSM-5610LV, JEOL, Japan)观察。颗粒污泥的群落结构采用454高通量测序技术。

2.1 UASB反应器的启动　　2.1.1 污染物的去除　　不同阶段内COD、容积负荷的变化见图2。在第1阶段前1周，反应器污泥流失现象严重，此时出水的悬浮物较高，水质变化也较大。原因是接种污泥中的老化污泥受到进水的冲刷，随出水排出反应系统。之后，随着出水悬浮物的减少，出水COD浓度也随之降低。在第19天，出水COD浓度降到了400 mg·L?1以下，去除率达到了80%以上，此时反应系统对应的容积负荷在0.8 kg·(m3·d)?1以上。反应器在此后的运行中，出水COD浓度逐渐降低，最终稳定在200 mg·L?1左右，对应的COD去除率在89%左右。接着反应器进入第2阶段，通过向进水中加入PTA废水，将进水中COD浓度提高至3 000 mg·L?1，并将HRT缩短至36 h，对应进水负荷为2.0 kg·(m3·d)?1。此时出水COD浓度上升到1 200 mg·L?1左右，说明系统抗负荷能力较弱。出水COD在波动一小段时间后逐渐降低，最终稳定在760 mg·L?1，此时对应的容积负荷提高到1.5 kg·(m3·d)?1。在第3阶段和第4阶段，继续增加进水PTA废水含量和缩短HRT，此时进水COD浓度达到最大设计值5 000 mg·L?1。在这2个阶段，尽管进水负荷逐渐提高，但是进水中含有容易微生物降解的底物(葡萄糖)，因此，出水水质在10 d左右达到稳定，最终对应的容积负荷也达到4.0 kg·(m3·d)?1以上。在第5阶段和第6阶段，保持进水容积负荷不变，逐渐降低葡萄糖浓度，同时提高PTA废水浓度。在第5阶段初期，出水COD仍出现较大波动，而在第6阶段初期，尽管进水全部为PTA废水，但是出水COD并未出现较大波动，COD去除率均保持在80%以上，说明反应器启动成功，系统具有一定的抗负荷冲击能力，此时系统的容积负荷仍然在4.0 kg·(m3·d)?1以上。经过6个阶段(201 d)的运行，系统内黑色絮状的厌氧污泥成功培养成黑色椭圆形球状颗粒污泥，并具有明显光泽(见图3)。此时颗粒污泥的沉降速率和VSS/TSS分别为65.7 m·h?1 和0.75。　　反应器启动完成后，废水中的主要的污染物为TA和PT，不同阶段内目标污染物的去除效果见图4。经过UASB反应器处理后，两者浓度均有大大降低，TA和PT出水浓度分别为55.6 mg·L?1和130.2 mg·L?1，去除率分别为97.2%和83.6%。其他3种污染物BA、邻苯二甲苯和间苯二甲苯去除率均在95%以上。说明系统内微生物经过驯化后具有较强的降解苯类化合物的能力。LEE等采用两段序批式膨胀颗粒污泥床处理PTA废水，TA和PT的去除率分别为97.6%和75.2%，与本实验的结果相似。实验部分

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