摘 要

好氧颗粒污泥相对于厌氧颗粒污泥而言具有颗粒沉降性能好、有机负荷高等优点，是当今利用活性污泥法处理污水的主流污泥种类，但是好氧颗粒污泥在长期保存后实现快速活性复苏的效果一直不好。本研究拟利用SBR反应原理，在SBR 反应器中对在 4℃下湿式保存，20℃下湿式保存和20℃下风干保存的好氧颗粒污泥进行活性恢复试验，将三种保存方式保存的污泥分别加入三个反应器中，记为RA、RB、RC。探究三种不同的保存方式对好氧颗粒污泥活性恢复的影响。针对好氧颗粒污泥的特点，选取影响好氧颗粒污泥活性恢复的进出水 COD、氨氮、总氮和总磷等四项水质指标以及MLSS、MLVSS等污泥指标，在不同的储存条件下，观察好氧颗粒污泥物理性状的变化，探索好氧颗粒污泥长期储存的条件。结果表明： 20℃湿式保存的条件下是可以较好实现活性复苏的，在此保存条件下好氧颗粒污泥的污泥理化性质最快恢复到保存前的状态，且此保存条件下污泥对进出水水质的净化效果最为良好，对总氮、总磷、COD的去除率分别达到98%、97%和99%，符合污水处理能力的要求。

关键词：好氧颗粒污泥；保存方式；活性复苏；污泥解体

I

Abstract

Compared with the aerobic granular sludge anaerobic granular sludge with particles settling performance, high organic load is today with the activated sludge treatment of sewage main kinds of sludge, but good aerobic granular sludge after long-term preservation to achieve fast activity recovery effect has not been good. This study intends to use the principle of SBR reaction, in sequencing batch reactor (SBR) stored wet at 4℃, 20℃ under the wet preservation and 20℃ wind dry preservation of aerobic granular sludge activity recovery test. Explore the effect of three different ways of preservation on the recovery of aerobic granular sludge activity. According to the characteristics of aerobic granular sludge, select indicators of recovery of aerobic granular sludge activity import and water COD, ammonia nitrogen, total nitrogen and total phosphorus four water quality indexes and MLSS, MLVSS, sludge, under different storage conditions, to observe the changes of aerobic granular sludge physical traits, to explore a good aerobic granular sludge for long-term storage conditions. The results showed that 20 ℃ wet preservation conditions can achieve better activity recovery, on the preservation of sludge aerobic granular sludge under the condition of physical and chemical properties of the fastest recovery to the state it was in before the preservation and the preservation conditions of sludge in and out of the water quality purification effect best.

Key words: aerobic granular sludge; preservation method; activity recovery; sludge disintegration

II

目录

摘要 I

Abstract III

第1章 绪论 1

1.1好氧颗粒污泥 1

1.1.1概述 1

1.1.2 成形机理 1

1.2存在的主要问题及发展前景 1

1.3 好氧颗粒污泥的理化特性 3

1.3.1 污泥形态结构 3

1.3.2 好氧颗粒污泥的强度、密度及含水率 3

1.4本课题研究内容、目的及意义 3

第2章 实验材料与方法 4

2.1实验装置 4

2.2进水水质 4

2.3污泥保存方法 5

2.4检测指标及方法 5

2.5 各水质指标检测方法所需试剂的配制及保存 6

2.5.1总氮测试方法及试剂 6

2.5.2总磷分析测试方法及所需试剂 7

2.5.3 COD分析测试方法及所需试剂 7

2.6 MLSS、MLVSS的检测方法 8

第3章 结果与讨论 9

3.1 好氧颗粒污泥物理性质变化 9

3.1.1 物理性状的恢复 9

3.1.2 污泥浓度和污泥体积指数的恢复情况 10

3.2 好氧颗粒污泥水质除污效果 11

3.2.1 COD去除效果研究 11

3.2.3 总磷去除效果研究 12

3.2.4总氮去除效果研究 13

3.2.5 氨氮去除效果研究 14

3.2.6 小结 16

第4章 结论 17

参考文献 18

致谢 19

第1章 绪论

1.1好氧颗粒污泥

1.1.1概述

好氧颗粒污泥（AGS)是通过微生物自凝聚作用形成的颗粒状活性污泥，与普通活性污泥相比，好氧颗粒污泥不易发生污泥膨胀、抗冲击能力强、能承受高有机负荷^[1]。好氧颗粒污泥中包含多种不同的微生物，包括好氧微生物、厌氧微生物和兼性厌氧微生物等，因此好氧颗粒污泥也表现出上述各种微生物所具有的生物特性。国内学者对AGS的研究始于1995年，相对滞后于国外的研究。

利用好氧颗粒污泥处理污水是当前污水处理工艺的主流，众所周知，相对于好氧颗粒污泥而言，厌氧颗粒污泥的启动过程更久，因此在大批量的工业生产过程里显得效率不高，不过厌氧颗粒污泥的培养技术较为成熟，可以以较低的成本大量培养，而且其稳定性很好，可以保存很长的一段时间不发生较大的性能变化，因此，在污染程度高的工业废水处理过程中，可以直接将长期储存的厌氧颗粒污泥接种到废水处理系统中，可以较好地处理工业废水^[2]。因此，若好氧颗粒污泥能在保留其具有良好的沉降性能、对污水处理效率很高等特点的基础上，同时具有厌氧颗粒污泥的能在长期保存之后较快的实现活性复苏的性能，将让好氧颗粒污泥在实际处理工业废水的实用性大大加强，对好氧颗粒污泥的研究意义重大。

1.1.2 成形机理

根据热力学原理，好氧颗粒污泥是一种存在方式不同的生物膜，好氧颗粒污泥的物理化学特性主要是颗粒化程度高，颗粒的沉降性能较好，而好氧颗粒污泥中有好氧、厌氧以及兼性厌氧微生物，根据不同种类微生物的细菌结构以及在好氧颗粒污泥形成颗粒的过程中的操作要求进行研究后，在理论上假设了几种可能的污泥形成模型，包括丝状菌三维框架结构模型、二价阳离子架桥结构模型以及诱导核模型等，以尝试解释好氧颗粒污泥的形成，但在目前科学界尚未就此达成比较公认的结论，还需要进行更多的研究去探索^[3]。

1.2存在的主要问题及发展前景

与普通絮状污泥相比，好氧颗粒污泥具有较多的优势，如沉降性能好，处理能力强等，因此目前对于好氧颗粒污泥的研究相对来说较为热门。目前对于好氧颗粒污泥的研究主要停留于起步阶段，目前存在的问题主要有下面几个方面。首先是在实验室阶段的研究中，研究者培养好氧颗粒污泥基本都是根据不同的C、N、P等的比例投加原料，虽然尽量模拟了生活污水的成分，但与实际的生活污水仍存在一定差别，虽然实验室配制的水能培养出好氧颗粒污泥，但采用相同培养方法在生活污水与屠宰废水中进行培养的成功率仍然不够稳定，因此相应的培养技术无法被广泛应用^[4]。在大多数情况下，在长期储存之后进行活性复苏的研究中，厌氧颗粒污泥在活性和去污能力的恢复上的表现都较好氧颗粒污泥更好，因此在长期储存中好氧颗粒污泥的最适保存方法还有待进一步的研究。一些实验室的研究结果表明其在实验室条件下培养出的好氧颗粒污泥可以处理生活污水和屠宰废水，但在处理其他种类的废水时，处理效果仍然不好，表明好氧颗粒污泥并不能处理差别较大的不同种类的废水。好氧颗粒污泥活性复苏的过程中可能的影响因素有很多，但是不同的因素对其活性复苏的具体影响机制还不够清楚，而且每个影响因素对好氧颗粒污泥活性复苏的影响具体程度还不够清楚，需要进行更多的研究以确定^[5]。通过各种理论与实际手段找到影响好氧颗粒污泥活性复苏的影响因素并尽量降低其影响，在实际生产过程中可以大大提高污泥活性复苏的效率，因此这方面还需更多的研究。好氧颗粒污泥在储存过程中的稳定性和活性复苏能力对好氧颗粒污泥技术的实际应用影响很大，在今后的好氧颗粒污泥活性复苏的影响研究中，有以下几个方面的发展趋势值得注意。第一个方面是在之前的研究已经证实了经过长期储存的好氧颗粒污泥能够恢复其生物活性，但在长期储存后的好氧颗粒污泥不一定能够完全恢复到储存前的处理能力，并且储存前后所能处理的污水种类是否一致也需进一步进行确认。第二个方面是研究使用的碳源情况是否会对好氧颗粒污泥造成影响，若有影响则研究影响的程度以及影响的具体作用机理如何。研究利用其它多种工艺对好氧颗粒污泥进行活性恢复，并探讨利用多种工艺相结合的新型技术使颗粒污泥恢复活性^[6]。对好氧颗粒污泥在储存、活性恢复过程中内部生物菌群的变化情况进行细致分析，利用显微镜观察等手段研究培养过程中微生物群落的变化情况。

本实验从活性污泥的保存方式出发，通过改变好氧颗粒污泥保存条件，拟研究不同保存方式对好氧颗粒污泥储存过程中形态结构、物理特性以及生物活性等的影响，为进一步研究好氧颗粒污泥的复苏打下基础。

1.3 好氧颗粒污泥的理化特性

1.3.1 污泥形态结构

大多数好氧颗粒污泥的形态与絮状污泥是差别很大的，好氧颗粒污泥的形态多为球形或者椭球形，肉眼可见。好氧颗粒污泥的形成过程的颜色通常体现出黑色絮状污泥）-黄（颗粒）白色（最强）-黄色颗粒）这种变化。成熟好氧颗粒污泥的外观呈橙黄色、米色或红棕色，黄棕色，主要原因是不同的基质成分和菌群分布；颗粒污泥表面光滑，结构紧凑，颗粒间有明显的边界，颗粒直径在0.3到8mm的范围内 ^[7]。

1.3.2 好氧颗粒污泥的强度、密度及含水率

在显微镜下观察，好氧颗粒污泥的结构密实，密度一般为 1.004～1.065 g/L，而絮状污泥的密度为 1.002～1.006 g/L。但在不同的反应器内培养的颗粒污泥密度略有不同，好氧颗粒污泥的强度通常由完整系数（颗粒污泥经过 5 min，200 r/min 摇床振荡后残留颗粒污泥重量占原污泥总重的比例）来表示，好氧颗粒污泥的含水率为 97%～98%，比普通絮状污泥含水率低^[8]。

1.4本课题研究内容、目的及意义

本课题主要研究内容为研究不同的保存方式对好氧颗粒污泥活性复苏的影响。好氧颗粒污泥经过长期储存后会丧失其结构稳定性和生物活性,好氧颗粒污泥长期储存后活性复苏的能力受多种因素影响，如储存温度、储存基质和储存时间等影响,但各种影响因素对好氧颗粒污泥活性复苏的影响机理以及影响程度尚不明确。颗粒污泥的储存过程直接影响着后期的活化性能,因此,本课题组研究了不同保存方式对好氧颗粒污泥储存过程中形态结构、物理特性以及生物活性等的影响,并且比较分析比较了不同储存条件下颗粒污泥活化性能的差异。

第2章 实验材料与方法

2.1实验装置

本研究中所使用的SBR反应器，以六联搅拌器为基础设计安装。反应器分为4个系统，分别为搅拌、曝气、进水、出水。搅拌、曝气和出水系统均用电子式插座定时开关控制。而进水系统用电磁继电器控制。用微型空压机供氧。SBR反应器采用圆柱形有机玻璃制成，反应器数量为3个，反应器高30cm，直径15cm，总容积3.2L，有效容积3L。曝气装置是一个刺有均匀孔洞的空心管制成的圈，放在反应器的底部并贴壁，每个反应器都使用单独的微型空压机以保证供氧量的均匀；出水口设置在圆柱的三分之一处，每次排出2L的水。进水口设置在3L处，每次进水水深达到3L便由电磁继电器控制进水泵停止。反应器在室温下运行。