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1、好氧颗粒污泥的研究与应用大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩答辩人：孙道臣导师：高大文大庆石油学院华瑞学院化学工程系环境工程专业第1章概述 第2章好氧颗粒污泥的特点及形成 第3章好氧颗粒污泥的培养及颗粒化的影 响因素 第4章好氧颗粒污泥的应用 第5章好氧颗粒污泥的发展 大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩 论文提纲论文提纲 研究背景研究背景上个世纪上个世纪8080年代，就开始了厌氧颗粒污泥的研究；年代，就开始了厌氧颗粒污泥的研究；好氧颗粒污泥是在好氧颗粒污泥是在19911991年才有报道。应用厌氧颗年才有报道。应用
2、厌氧颗粒污泥技术存在启动期较长，运行温度较高，不粒污泥技术存在启动期较长，运行温度较高，不能处理低浓度废水，不能去除氮和磷等缺点。好能处理低浓度废水，不能去除氮和磷等缺点。好氧颗粒污泥具有生物密集、相对密度大、沉降速氧颗粒污泥具有生物密集、相对密度大、沉降速率快和抗冲击能力强等特点，并且其处理的废水率快和抗冲击能力强等特点，并且其处理的废水可达到直接排放标准，特别是脱氮除磷效果良好，可达到直接排放标准，特别是脱氮除磷效果良好，因而好氧颗粒污泥成为污水生物处理中研究的热因而好氧颗粒污泥成为污水生物处理中研究的热点。点。 大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩
3、 研究意义研究意义对好氧颗粒污泥的研究基本上是在实验室内完成，对好氧颗粒污泥的研究基本上是在实验室内完成，主要是好氧颗粒污泥的形成过程研究。在实际工主要是好氧颗粒污泥的形成过程研究。在实际工程运行中培养出好氧颗粒污泥的报道更是鲜见，程运行中培养出好氧颗粒污泥的报道更是鲜见，本课题在探讨好氧颗粒污泥的形成机制和培养好本课题在探讨好氧颗粒污泥的形成机制和培养好氧颗粒污泥影响因素的基础上，介绍了对好氧颗氧颗粒污泥影响因素的基础上，介绍了对好氧颗粒污泥的应用为在实际工程中培养和应用好氧颗粒污泥的应用为在实际工程中培养和应用好氧颗粒污泥提供了可靠的依据。粒污泥提供了可靠的依据。 大庆石油学院华瑞学院本科
4、生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩第1章概述好氧颗粒污泥的研究现状好氧颗粒污泥的研究现状国外：在微生物的内源呼吸期降低曝气量，除了好氧颗粒国外：在微生物的内源呼吸期降低曝气量，除了好氧颗粒污泥的外形有变化之外，并不影响好氧颗粒污泥的活性，污泥的外形有变化之外，并不影响好氧颗粒污泥的活性，而且和内源呼吸期的曝气相比。在微生物对数增长期的高而且和内源呼吸期的曝气相比。在微生物对数增长期的高曝气速率对好氧颗粒污泥的稳定性具有更重要的意义。曝气速率对好氧颗粒污泥的稳定性具有更重要的意义。 国内：将微生物自凝聚作用应用于好氧反应系统中，能国内：将微生物自凝聚作用应用于好氧反应系统中，能
5、实现好氧污泥的颗粒化。将微生物自凝聚作用应用于好氧实现好氧污泥的颗粒化。将微生物自凝聚作用应用于好氧反应系统中，能实现好氧污泥的颗粒化。我国城市污水以反应系统中，能实现好氧污泥的颗粒化。我国城市污水以活性污泥好氧生物处理为主，其结构及沉降性能足保证处活性污泥好氧生物处理为主，其结构及沉降性能足保证处理效果的关键口。因此，研究污泥颗粒化的培养及在各种理效果的关键口。因此，研究污泥颗粒化的培养及在各种污水处理中的应用。有利于好氧颗粒污泥技术的推广和应污水处理中的应用。有利于好氧颗粒污泥技术的推广和应用。用。 大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩第2章好氧颗粒
6、污泥的特点及形成2.2.好氧颗粒污泥的物化性质好氧颗粒污泥的物化性质(1)(1)外观外观 好氧颗粒污泥用肉眼可观测到，呈橙黄或浅黄色，颗粒污好氧颗粒污泥用肉眼可观测到，呈橙黄或浅黄色，颗粒污泥近似圆形或椭圆形有光滑的表面，边界清晰。泥近似圆形或椭圆形有光滑的表面，边界清晰。 (2)(2)密度和含水率密度和含水率 好氧颗粒污泥具有相对较大的密度。在好氧颗粒污泥具有相对较大的密度。在SBRSBR反应器中形成的反应器中形成的颗粒污泥的密度为颗粒污泥的密度为11.9g/L11.9g/L，小于在气升反应器中形成的。，小于在气升反应器中形成的。 大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本
7、科生毕业论文答辩第2章好氧颗粒污泥的特点及形成2.22.2好氧颗粒污泥的形成条件好氧颗粒污泥的形成条件 (1)(1)碳源碳源 内源碳降解阶段对于细菌间的聚合和吸附起到了积极的作内源碳降解阶段对于细菌间的聚合和吸附起到了积极的作用。这是因为在饥饿状态下。细菌的疏水性增强，而疏水用。这是因为在饥饿状态下。细菌的疏水性增强，而疏水性有利于颗粒污泥的形成。性有利于颗粒污泥的形成。 (2)(2)水力剪切力水力剪切力 当当水水力力剪剪切切力力较较大大时时。新新陈陈代代谢谢产产生生的的能能量量主主要要被被用用于于生生理理反反应应产产生生多多糖糖，而而非非用用于于增增加加污污泥泥的的数数量量。而而多多糖糖可可
8、以以用于调节细胞的聚合和粘连。用于调节细胞的聚合和粘连。大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩第2章好氧颗粒污泥的特点及形成(3)(3)有机负荷率有机负荷率颗粒污泥生长速度较慢，较高的有机负荷有助于克服传质颗粒污泥生长速度较慢，较高的有机负荷有助于克服传质阻力，但是也易引起丝状细菌大量生长。从而阻碍污泥沉阻力，但是也易引起丝状细菌大量生长。从而阻碍污泥沉淀并最终导致反应器出水的恶化和反应器运行状况的不稳淀并最终导致反应器出水的恶化和反应器运行状况的不稳定。定。 (4)(4)沉淀时间沉淀时间沉淀时间的不同则意味反应器对微生物水力选择压不同。沉淀时间的不同则意
9、味反应器对微生物水力选择压不同。控制较短的控制较短的SRTSRT有利于将沉淀性能较差的絮状污泥淘洗出有利于将沉淀性能较差的絮状污泥淘洗出去。实现颗粒污泥的选择性培养去。实现颗粒污泥的选择性培养 大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩第2章好氧颗粒污泥的特点及形成2.32.3好氧颗粒污泥的形成机理好氧颗粒污泥的形成机理(1)(1)污泥培养期污泥培养期SBRSBR池中污泥的沉降性能差，出水池中污泥的沉降性能差，出水CODCOD不稳定，微生物活性不稳定，微生物活性较低，基本没有细菌胶团。经过十多天的运行，细菌胶团较低，基本没有细菌胶团。经过十多天的运行，细菌胶团
10、渐渐出现，污泥除污能力和沉降速率有所改善。出水水质渐渐出现，污泥除污能力和沉降速率有所改善。出水水质明显变好，此后再调整明显变好，此后再调整SBRSBR池运行方式为，主要是降低系池运行方式为，主要是降低系统对接种污泥的环境影响，是为了淘汰沉降性能差的污泥。统对接种污泥的环境影响，是为了淘汰沉降性能差的污泥。大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩第2章好氧颗粒污泥的特点及形成(2)(2)污泥驯化期污泥驯化期屠宰废水屠宰废水CODCOD可高达可高达2000mg/L2000mg/L。为了增加系统污泥量。提。为了增加系统污泥量。提高处理效果。再运行方式调整，间隔曝
11、气和静止时间的增高处理效果。再运行方式调整，间隔曝气和静止时间的增加有利于细菌胶团中丝状细菌的生长，丝状细菌在好氧颗加有利于细菌胶团中丝状细菌的生长，丝状细菌在好氧颗粒污泥形成过程中发挥框架作用。有利于好氧颗粒污泥的粒污泥形成过程中发挥框架作用。有利于好氧颗粒污泥的形成。沉降时间的增加，为形成好氧颗粒污泥和选择沉降形成。沉降时间的增加，为形成好氧颗粒污泥和选择沉降性能高的污泥提供了足够的污泥量。此阶段经历了性能高的污泥提供了足够的污泥量。此阶段经历了1515天左天左右。右。大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩第2章好氧颗粒污泥的特点及形成(3)(3)污泥
12、颗粒形成期污泥颗粒形成期为促进好氧颗粒污泥的出现，在运行方式的调整，有助于为促进好氧颗粒污泥的出现，在运行方式的调整，有助于降低微生物表面自由能，促进微生物的自我絮凝。有助于降低微生物表面自由能，促进微生物的自我絮凝。有助于脱氮能力的提高。由于好氧颗粒污泥自身的结构特点以及脱氮能力的提高。由于好氧颗粒污泥自身的结构特点以及溶解氧质量传递的限制。污泥颗粒有外到内，可以形成好溶解氧质量传递的限制。污泥颗粒有外到内，可以形成好氧区、缺氧区和厌氧区，可以在三个区域生长出不同的微氧区、缺氧区和厌氧区，可以在三个区域生长出不同的微生物群落，可实现同步脱氮除磷。生物群落，可实现同步脱氮除磷。 大庆石油学院华
13、瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩第3章好氧颗粒污泥的培养及颗粒化的影响因素好氧颗粒污泥颗粒化的影响因素好氧颗粒污泥颗粒化的影响因素(1)(1)接种污泥接种污泥从理论上看，接种污泥是好氧颗粒污泥的细菌种源，接种从理论上看，接种污泥是好氧颗粒污泥的细菌种源，接种污泥中微生物的种类、活性和数量可影响好氧颗粒污泥微污泥中微生物的种类、活性和数量可影响好氧颗粒污泥微生物群落的结构和功能。生物多样性丰富的接种污泥不仅生物群落的结构和功能。生物多样性丰富的接种污泥不仅容易适应各种废水，由其形成的颗粒污泥也更具种群多样容易适应各种废水，由其形成的颗粒污泥也更具种群多样性，基质多样
14、性和代谢多样性，一般而论，丝状细菌和荚性，基质多样性和代谢多样性，一般而论，丝状细菌和荚膜细菌丰富的接种污泥有利于颗粒化，增加接种污泥的数膜细菌丰富的接种污泥有利于颗粒化，增加接种污泥的数量可提高颗粒碰撞的概率，加速污泥颗粒化的进程。量可提高颗粒碰撞的概率，加速污泥颗粒化的进程。大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩第3章好氧颗粒污泥的培养及颗粒化的影响因素(2)(2)微生物生长条件微生物生长条件 水质：一些研究者已采用人工模拟废水成功培育好氧颗粒水质：一些研究者已采用人工模拟废水成功培育好氧颗粒污泥，所用的基质有葡萄糖、醋酸盐、乙醇和苯酚等采用污泥，所用
15、的基质有葡萄糖、醋酸盐、乙醇和苯酚等采用麦芽糖生产废水也能成功培育好氧颗粒污泥，但以实际废麦芽糖生产废水也能成功培育好氧颗粒污泥，但以实际废水为水质条件的报道尚不多见。水为水质条件的报道尚不多见。 抑制物质抑制物质 ：就本质而言，污泥颗粒化过程是一个微生物的：就本质而言，污泥颗粒化过程是一个微生物的增殖和聚集过程。许多物质可抑制微生物的生长和繁殖，增殖和聚集过程。许多物质可抑制微生物的生长和繁殖，因而势必影响污泥颗粒化的进程，在废水处理系统中。游因而势必影响污泥颗粒化的进程，在废水处理系统中。游离氨是一种常见的抑制剂，若以醋酸盐为碳源，只有当游离氨是一种常见的抑制剂，若以醋酸盐为碳源，只有当游
16、离氨浓度小于离氨浓度小于2315mg/L2315mg/L时，才能在时，才能在SBRSBR反应器中形成好氧颗反应器中形成好氧颗粒污泥，若游离氨浓度从粒污泥，若游离氨浓度从310mg/L310mg/L升到升到4811mg/L,4811mg/L,异养细菌异养细菌和硝化细菌的活性分别下降到原来的和硝化细菌的活性分别下降到原来的1/51/5和和2/52/5，细胞疏水，细胞疏水性明显下降，胞外多聚糖的产生和分泌受到抑制，致使颗性明显下降，胞外多聚糖的产生和分泌受到抑制，致使颗粒污泥难以形成粒污泥难以形成. . 大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩第3章好氧颗粒污泥的
17、培养及颗粒化的影响因素(3)(3)工况条件工况条件 CODCOD容积负荷容积负荷:COD:COD容积负荷低于容积负荷低于1kg/m31kg/m3时时, ,鲜见好氧颗粒污鲜见好氧颗粒污泥的形成。泥的形成。 DODO浓度浓度 : :一般情况下，要维持颗粒污泥的形态，一般情况下，要维持颗粒污泥的形态，DODO浓度需浓度需保持在保持在1.0ml1.0ml以上。通常采用纯氧曝气和增加压力的形式以上。通常采用纯氧曝气和增加压力的形式来实现。来实现。DODO浓度过低污泥内部将处于厌氧状态从而抑制污浓度过低污泥内部将处于厌氧状态从而抑制污泥颗粒的进一步增大。所以泥颗粒的进一步增大。所以DODO浓度的供给是颗粒
18、污泥生长浓度的供给是颗粒污泥生长的限制因素。的限制因素。 投加多价阳离子或载体投加多价阳离子或载体: :多价阳离子和载体可促进好氧污多价阳离子和载体可促进好氧污泥的颗粒化。在正常的生长泥的颗粒化。在正常的生长pHpH范围内，细菌表面带负电荷，范围内，细菌表面带负电荷，添加多价阳离子添加多价阳离子( (如如Ca2+,Fe3+,Al3+,Mg2+)Ca2+,Fe3+,Al3+,Mg2+)。 大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩第4章 好氧颗粒污泥的应用利用好氧颗粒污泥实现同步硝化反硝化利用好氧颗粒污泥实现同步硝化反硝化 在非连续条件下微生物的代谢模式则截然不
19、同，入流中的在非连续条件下微生物的代谢模式则截然不同，入流中的碳源可在很短的时间内被微生物大量吸收，并以聚合物或碳源可在很短的时间内被微生物大量吸收，并以聚合物或原始基质的形态储藏于体内。从而使曝气池中的碳源浓度原始基质的形态储藏于体内。从而使曝气池中的碳源浓度迅速降低，为硝化创造良好条件。如果颗粒污泥较大，形迅速降低，为硝化创造良好条件。如果颗粒污泥较大，形成有利于反硝化的微环境，则微生物可利用预先储存的基成有利于反硝化的微环境，则微生物可利用预先储存的基质进行反硝化。由于反硝化处在基质水平，反硝化的速度质进行反硝化。由于反硝化处在基质水平，反硝化的速度快，快，SNDSND效率就高。效率就高
20、。大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩第5章好氧颗粒污泥的发展5.15.1存在的问题存在的问题有关好氧颗粒污泥的形成过程、形成机制，微生有关好氧颗粒污泥的形成过程、形成机制，微生物相及有机负荷对好氧颗粒污泥影响的研究还不物相及有机负荷对好氧颗粒污泥影响的研究还不深入，这在一定程度上限制了该项技术的推广与深入，这在一定程度上限制了该项技术的推广与应用应用 5.25.2研究展望研究展望好氧颗粒污泥包含多种好氧、兼性、厌氧微生物，好氧颗粒污泥包含多种好氧、兼性、厌氧微生物，组成一个完整的微生物群落，对废水中多种污染组成一个完整的微生物群落，对废水中多种污染物质
21、具有很好的降解潜力，而且对外界环境恶化物质具有很好的降解潜力，而且对外界环境恶化具有很强的抵抗能力。具有很强的抵抗能力。 大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩结论好氧颗粒污泥的研究技术与应用一直是国内外学者研究的热点问题。通过对好氧颗粒污泥的研究与发展分析后得出以下结论：(1)在微生物的内源呼吸期降低曝气量，除了好氧颗粒污泥的外形有变化之外，并不影响好氧颗粒污泥的活性，而且和内源呼吸期的曝气相比，在微生物对数增长期的高曝气速率对好氧颗粒污泥的稳定性具有更重要的意义。(2)随着好氧颗粒污泥的形成逐渐增加曝气时间并缩小沉淀时间有利于排出不利于形成好氧颗粒污泥
22、的以丝状菌为主的絮状污泥，为好氧颗粒污泥的形成腾出营养和空间。大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩结论(3)颗粒污泥的沉降速率与颗粒污泥的平均粒径有密切的关系，随着颗粒污泥粒径的增大，颗粒污泥的沉降速率明显提高；另外，整个实验过程反应器中污泥的MLSS都呈上升趋势，并在颗粒污泥开始形成后MLSS上升趋势更明显。(4)在考察培养出来的好氧颗粒污泥同步硝化反硝化脱氮性能研究实验中发现，利用SBR反应器培养的好氧颗粒污泥对不同负荷的污水都具有良好的同步硝化反硝化脱氮效果，对氨氮的去除率都在80%以上。(5)好氧污泥颗粒化技术是一种具有较好的沉降性能、可以有效实现同步硝化反硝化等优点的新型的水处理技术, 有可能取代传统的活性污泥法。因此,我们有理由相信, 随着好氧颗粒污泥的最佳培养条件和方法的不断深入研究,尤其是含有大量的重金属的废水, 无疑具有重大的意义。大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩大庆石油学院华瑞学院本科生毕业论文答辩敬请斧正！ 谢谢各位老师！
