1、目 录脱氮除磷屠宰场废水的好氧颗粒污泥SBR法1摘要11绪论22材料与方法32.1分析方法32.2屠宰场废水32.3序批式活性污泥法43结果与讨论43.1启动粒状SBR43.2颗粒污泥的形成与性能63.3SBR池内颗粒的性能74结论10参考文献10脱氮除磷屠宰场废水的好氧颗粒污泥SBR法摘要订立和履行颗粒污泥研究了81序批式活性污泥法(SBR)处理一个屠宰场废水。进水浓度平均为挥发性悬浮固体(VSS)1520mg/l，化学需氧量(COD)7685mg/l，总氮(TKN)1057mg/l，总磷217mg/l。COD负荷为2.6kg/m3d。那SBR接种了SBR以1小时停留时间产生的絮凝污泥，但是
2、颗粒的形成从4天缩短为2分钟。SBR周期为120分钟混合(厌氧)充水，220分钟曝气反应，18分钟闲置。颗粒平均直径为1.7毫米，比重为1.035，污泥密度为62gVSS/l，区域沉降速度(ZSV)为51m/h，污泥容积指数(SVI)22mg/l。一般情况下，去除COD和磷均超过98%，并去除氮和VSS均超过97%。硝化反硝化同时发生。结果表明，传统的SBR絮凝活性污泥法在处理废水时减少沉淀时间。关键词：屠宰场，好氧颗粒，生物除磷，硝化，反硝化，SBR，屠宰场废水121 绪论污泥最早是运用在严格的厌氧系统，如上流式厌氧污泥床(UASB)反应器(Lettinga et al.，1980)，生物滤
3、塔(VanLoosdrecht et al.，1995年)，厌氧序批式反应器(SBR)(Wirtzand和Dague，1996年)。颗粒与絮状物相比有更大的密度和直径，使生物反应器能够在沉降过程中维持高生物浓度(VanLoosdrecht et al.，1995年)。其结果增加了反应效率，正因为如此在全世界范围内建造了900座UASB反应器(VanLoosdrecht et al.，2000年)。最近，报道了在好氧和交替好氧与厌氧条件下形成的污泥分别接种到SBR池后絮状污泥的情况。几个因素促使形成好氧颗粒污泥。污泥在短时间内沉降，并产生沉淀所需的合适压力(Morgenroth et al.，1
4、997)。颗粒密度和直径的增大随着剪切力的增大(Tay et al.，2002)。高有机负荷，有利于颗粒形成(Moy et al.，2002)。化学需氧量(COD)的范围为2.515kg/(m3.d)。在短水力停留时间(HRT)下需提高颗粒的密度和直径(Pan et al.，2004年)。当确切的形成机理不明的情况下，这四大因素有助于增加细胞表面疏水性促进形成沉淀。(lui et al.，2003年；Toh et al.，2003年；Pan et al.，2004)。这些研究表明SBR处理高COD废水与污泥絮凝转换为粒状通过减少停留时间。缩短停留时间将可暂时增加污水固体因水毁絮状物形成的微生物
5、。不过，一旦稳定的颗粒形成，比絮凝污泥较高的物质浓度可以保持较好的沉降性能。较短的停留时间，使得在SBR周期内更有利于清除废物。停留时间短，12分钟就足够形成颗粒(Morgenroth et al.，1997年；Pan et al.，2004年)，而絮状沉淀需12小时(Irvine et al.，1997；Rim et al.，1997)。继UASB的设计，多数研究通过均匀进水，产生搅拌的效果。但是，机械搅拌能提供足够的动力形成颗粒(Dancong et al.，1999；WirtzandDague et al.，1996)，与大部分传统的SBR反应池都是用机械搅拌机(Irvineand和Ke
6、tchum，1989；Irvine et al.，1997；Rim et al.，1997)。迄今为止所有好氧颗粒的研究均以简单炭为合成媒体(例如，醋酸，糖，糖蜜和乙醇等)。Jiang et al.，(2002)报道苯酚生物降解，暗示可能把有毒的废弃物好氧处理。好氧SBR具有脱氮除磷能力，包括硝化(Tay et al.，2002年；Tsuneda et al.，2003年；Tokutomi，2004年)，脱氮下交替好氧/厌氧条件(Jang et al.，2003年；Yang et al.，2003)同步硝化(Beun et al.，2002a，b)和生物除磷(Lin et al.，2003)。
7、不过，尚未证实脱氮除磷在SBR池内同时发生。此外，好氧颗粒微生物尚未测试处理复杂废水的效果。在实验室内调查SBR法处理屠宰场废水时污泥的形成与性能。颗粒的形成使絮凝污泥的停留时间从1小时减少到2分钟。结果表明，好氧颗粒可以应用在实际处理废水中，这表明传统SBR池内的絮凝污泥可转换为粒状污泥。2 材料与方法2.1 分析方法重复样品分析方法和标准方法检验供水和废水(APHA，1998年)。未过滤样品中总COD、溶解性COD、氮和磷分析前通过0.45毫米的过滤网。使用方法5220D测定COD，分别用4500NH3F、4500NO2B、4500NO3B测定NH4+N、NO2N和NO3N。用4500No
8、rgC测定TKN，总磷定量滤液与生物方法4500pe(抗坏血酸)，经过酸化(法4500-pb)以有机磷和磷酸盐的形式释放。碱度滴定法(方法2320b)。分别用2540D和2540E量化悬浮物(SS)及挥发性悬浮固体(vss)。具体重力测量方法2710f，污泥体积指数(SVI)测量方法2710d，区域沉降速度(ZSV)与方法2710E。通过右旋糖苷显色测定微生物量密度(g/VSS)Beun et al. (2002a)。在显微镜下，微生物的数量为50个。2.2 屠宰场废水废水来自牛肉生产厂，每周收集一次，经气浮处理废水中固体物质。废水在进入SBR池前在4的环境下储存。表1列出进入SBR池的废水的
9、组成成分。屠宰废水的一般特点是，COD高、VSS高、氮磷高，含有大量的有机碳，而且碱度很高(Martinez et al.，1995；Masse和Masse，2000)。总COD和溶解性COD的区别（表1）在于废水中含有大量的油脂（Masse和Masse，2000）。表1 进水污染物的平均浓度污染物(单位)测量值pH(29)a总COD(24)SCOD(24)TKN(24)NH4N(24)NO3N(24)NO2N(24)总磷(24)碱度(8)SS(23)挥发性悬浮物浓度(23)平均值标准偏差（数字的度量单位制）2.3 序批式活性污泥法SBR池高12厘米，直径15厘米。反应器体积为8L和工作容积为
10、6L。曝气期间空气通过池底的精细泡沫扩散器进入反应池。进气量为100l/h。直径为5厘米的螺旋桨型叶片混合机以300rpm的恒定速度在进水与反应期间进行搅拌。有三个采样口，一个是用来供给和取样，而另外两个用于连续监测废水PH值和溶解氧。废水流入反应池底部，从反应池顶部下7厘米处流出。使用Na2CO3调节废水PH值在7.07.5范围内，并且保持反应池的温度在20。SBR的进水混合时间为120分钟，曝气反应时间为220分钟，排放与闲置时间为15分钟。停留时间在的一个周期为1小时，25周期为30分钟，69周期为15分钟，1013周期为5分钟，由第14周期开始为2分钟。稳态运行时停留时间为3天，微生物
11、生长周期为20天，保持污泥浓度在8000mg/l。微生物在反应后期处于内源呼吸阶段。3 结果与讨论3.1 启动粒状SBR该SBR接种了实验室SBR法连续脱氮除磷处理同类型废水两个月后的絮凝污泥。SBR池内污泥的初始浓度为9500mgVSS/l。絮凝污泥生长繁殖了60分钟。图1表明污泥浓度与挥发性悬浮固体如何反应出停留时间在SBR池启动后的减少情况。在两周期内，停留时间从60分钟降至30分钟，导致排水悬浮物浓度从50mg/l增加至950mg/l，污泥浓度从9000mg/l降至8000mg/l。但是在随后的2个周期，排水悬浮物浓度降低，污泥浓度逐渐稳定。停留时间在第6个周期减少为15分钟，在第10
12、个周期减小为5分钟，都会出现相类似的情况，并且在随后的23个周期内悬浮物浓度恢复之前的水平。在第14周期，停留时间减小到2分钟，悬浮物浓度只有轻微的提升。污泥在13个周期内出现(4天)，这是肉眼可以看见的。24个周期后(6天)，微生物处于内源呼吸状态，使SBR池内污泥浓度维持在8000mg/l。在SBR池被认为处于稳定状态时，可增加停留时间。驯养是为了逐渐减少停留时间，促进污泥颗粒的形成，同时避免过量冲刷生物。根据图1微生物浓度在每次减少停留时间后23个周期内迅速恢复，停留时间的减少有效的选择微生物，并有效提高了污泥沉降性能。污泥浓度在14周期后维持在50mg/l的水平。停留时间从60分钟降至
13、2分钟，使的SBR池内混合液污泥浓度从9500 mg/l降至接近6000 mg/l，经过24个周期才恢复到8000mg/l。从运行操作的角度来说，微生物过多的流失可打破COD、氮磷之间去除效果的平衡关系。在过渡的流失微生物的情况下恢复其处理能力是很困难的，特别是那些生长率低的微生物，例如，硝化菌和聚磷菌。在开始阶段，COD、氮磷的去除率超过95，说明该方法是有效的。但是如果操作不好，在SBR从絮凝改变为颗粒污泥时，因微生物过渡的流失而失败。以调整的观点，必须选择合适的污染物处理浓度。停留时间流出挥发性悬浮物浓度混合液污泥浓度混合液污泥浓度与挥发性悬浮物浓度停留时间(分钟)图1在开始运行后的24
14、个周期内混合液污泥浓度与挥发性悬浮物浓度与停留时间的变化关系3.2 颗粒污泥的形成与性能开始运行后4天，可以看见颗粒污泥，该污泥需要76天才能在SBR池那稳定生长，即，超过23次水力停留时间。表2对在稳态运行时(第16天第76天期间)的颗粒污泥与作为SBR池微生物原种的絮凝污泥进行性能比较。其平均粒径为1.7mm，而絮凝的只有0.4mm。随着溶解氧水平的提高，好氧污泥的粒径从0.3mm增大到5mm(Morgenroth et al.，1997；Beun et al.，1999；Toh et al.，2003；Pan et al.，2004)。这是因为大量的污泥聚集在一起，就像污泥的直径增大一样
15、。Toh et al.，(2003)。这表明，不管颗粒直径多大，活着的微生物都会附在在好氧颗粒周围。这些科学家认为最适用于好氧或交替好氧厌氧的颗粒直径范围是13mm。颗粒的平均比重是1.035，而絮凝的为1.009(表2)。同样的，密度为22gVSS/l，是絮凝的300倍以上。好氧颗粒的微生物浓度介于875 gVSS/l (Beun et al.，1999，2002a；Toh et al.，2003)。由于直径和密度的缘故，使的颗粒的沉降性能比絮凝好。颗粒的沉降速率为51m/h，而絮凝的只有4m/h。絮凝的活性污泥体积指数为163ml/g，颗粒的为22ml/g。沉降速率和活性污泥体积指数是好氧污泥的重要参数(Toh et al.，2003；Beun et al.，2002a)，和絮凝污泥(Eriksson和Alm，1991；Urbain et al.，1993；Tchobanoglous et al.，2002)。研究结果表明，颗粒在SBR池内的第4天，颗粒的沉降性能比作为微生物原种的絮凝污泥的沉降性好。这些实验结果表明，在SBR池全面进水后可以将絮凝污泥转化为颗粒，以增加它们的体积处理能力。实验室进行污泥的转化，要在全面进水的情况下进行。先前的实验研究报告了312天的在SBR池内絮凝污泥转化为好氧颗粒的过程(Beun et al.，1999，20
