【摘 要】
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好氧颗粒污泥(AGS)因具有良好的沉降性能、较高的生物量、对污染物较强的去除能力以及在工程应用中较低的运行成本等优势,近年来被广泛关注。矿物加工、石油、海产养殖和皮革加工等多个产业会产生大量含盐废水,且一些沿海城市使用海水冲厕,导致废水含盐量越来越高。我国大多城市冬季较长,温度较低,低温下含盐废水因其盐度产生较高渗透压,用传统生物法处理难以奏效。AGS技术因自身优势,在处理含盐废水中有着广阔的应用
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好氧颗粒污泥(AGS)因具有良好的沉降性能、较高的生物量、对污染物较强的去除能力以及在工程应用中较低的运行成本等优势,近年来被广泛关注。矿物加工、石油、海产养殖和皮革加工等多个产业会产生大量含盐废水,且一些沿海城市使用海水冲厕,导致废水含盐量越来越高。我国大多城市冬季较长,温度较低,低温下含盐废水因其盐度产生较高渗透压,用传统生物法处理难以奏效。AGS技术因自身优势,在处理含盐废水中有着广阔的应用前景。然而,低温下快速培养耐盐AGS的方式和机制目前尚不明确。同时,已适应低温的AGS能否在温度回升后仍然对含盐废水具有优良处理性能,以保证该工艺在一年四季能够不间断运行,是AGS未来实现大规模工业化的挑战之一。本论文在低温下采用逐步递增盐度的方式培养耐盐AGS,之后在常温下保持固定盐度长期运行,系统考察了 AGS的形态结构、理化特性、胞外聚合物(EPS)、微生物群落和反应器性能等指标的演变,探究耐盐AGS在低温下的快速形成方式和机制,以及温度回升至常温后的耐盐特性。主要研究内容及结果如下:(1)探究了三个SBR在低温(10-15℃)条件下通过盐度驯化方式加快好氧污泥颗粒化的过程。分别在R1和R2的进水中以每周1 g/L和2 g/L逐步递增NaCl浓度(2-10 g/L和4-20g/L),R0设置为对照组(不加NaCl)。R1和R2中的好氧活性污泥在9天内迅速开始颗粒化,并分别在第21天和18天完成了颗粒化过程。相比之下,R0在第25天开始颗粒化,并在第49天才能完成颗粒化过程。盐度驯化方式改善了污泥的疏水性,降低了细胞之间的斥力势垒,减少了亲水性基团,刺激了颗粒化过程中EPS的产生,同时促进了 AGS的快速形成。当进水盐度在第35天达到14 g/L时,R2中的颗粒疏水性、密度和粒径急剧降低,随后颗粒开始解体;在无盐条件下运行的R0自第60天起开始发生污泥膨胀。由于污泥膨胀和颗粒解体的发生,导致处理性能降低,特别是在生物浓度损失显著的R2中。相反,R1中培养的AGS能够保持稳定的结构,具有较高的生物质浓度(8.0 g SS/L)和出色的化学需氧量(90%)、氨氮(95%)和总氮(70%)处理性能。R1 中 Thauera、Azoarcus 和 Nitrosomonas 丰度更高,而 Flavobacterium和Meganema丰度较低,有助于提升颗粒的稳定性和处理效果。在较低的盐度梯度(1 g/LNaCl)下逐步递增盐度为低温下快速培养具有优异处理性能的AGS提供了可能性。(2)探究了常温(20-25℃)下AGS的盐度耐受特性。将上述R1运行结束并放置在-20℃储存两个月后的AGS分别于5和15 g/L NaCl盐度条件下置于常温SBR中培养75天。在5g/LNaCl条件下,Aazoarcus(40%)等菌属丰度和生物多样性的升高使AGS具有出色的化学需氧量(95%)、氨氮(90%)、总氮(39%)和总磷(94%)处理性能。在15 g/LNaCl下,低温培养的AGS由于温度回升和盐度过高,使生物多样性降低,多糖类EPS浓度(230 mg/g VSS)、Pseudomonas菌属丰度(40%)和氨基酸(11%)、膜转运(12%)等功能基因丰度升高,导致大量AGS解体。在运行的前25天内,AGS各项性能基本保持稳定;第25天后各项性能开始恶化,最终其粒径、(SOUR)AoB、(SOUR)NOB、(SOUR)HB、MLSS 等分别降低至 102μm、5.3mg02/gSS·h、3.2mg02/gSS·h、15.6mg02/gSS·h和0.8gSS/L;颗粒对各类营养物去除率分别为化学需氧量(51%)、氨氮(8%)、总氮(2%)和总磷(21%)。低温下驯化培养的AGS常温处理更高盐度废水时发生解体,可能需要对其进行温度和盐度的进一步驯化。AGS未来实现大规模工业运用亟需解决此类问题。
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