摘 要

好氧颗粒污泥是在好氧条件下发生的细胞自身固化形成的颗粒，具有沉淀性能良好、生物量较高、可以承担高容积负荷和具有良好的生物活性的特点。因此，好氧颗粒污泥技术在废水的处理中具有非常广阔的应用前景。好氧颗粒污泥的形成过程非常的复杂，现在国内外的研究主要在好氧颗粒污泥形成机制、影响因素和培养条件方面，使用的接种污泥是普通絮状污泥、厌氧颗粒污泥、普通絮状污泥和好氧颗粒污泥混合等，进行好氧颗粒污泥的造粒培养。使用破碎的好氧颗粒污泥作为接种污泥来扩大培养的研究报道非常少。因此研究不同破碎方法的预处理对好氧颗粒污泥的扩大培养以及颗粒性能的影响具有一定的新意。

本试验用超声波和机械搅拌对好氧颗粒污泥破碎处理，接种到SBR反应器中进行了扩大培养。研究反应器运行过程中好氧颗粒的污泥形态的变化和对COD、总磷（TP）、总氮（TN）和氨氮（NH₃-H）的去除效率。

结果表明：超声波破碎预处理有利于提高好氧颗粒污泥的增长速度。两者培养的好氧颗粒污泥的除磷效率都很高，分别达到93.23%和91.07%。而机械搅拌处理培养的好氧颗粒污泥的氮和COD的去除效率分别达到了97.93%和99.61%。因此机械搅拌破碎好氧颗粒污泥对形成的好氧颗粒污泥的性能具有有利影响。

关键词：好氧颗粒污泥；破碎；SBR反应器；扩大培养；

I

Abstract

Aerobic granular sludge demonstrates high settling velocities leading to good solid-liquid separation，high biomass retention，high activity and an ability to withstand high loading rates. Therefore, aerobic granular sludge has broad prospects for development. However, aerobic granulation is a very complex phenomenon. at home and abroad, the research mainly in formation mechanism of aerobic granular sludge, influencing factors, culture conditions. Inoculated sludge are ordinary flocculent sludge, anaerobic granular sludge, mixing of flocculent sludge and general aerobic granular sludge, They are granulated culture of aerobic granular sludge. The research reports about using crushed granular sludge as seed sludge culture to expand is very few. Therefore, Therefore, the study on the effect of different crushing methods on the expansion of aerobic granular has a certain new meaning.

In this study, using sequencing batch reactor and seeding floccular sludge with crushed aerobic granules witch whice crushed by ultrasonic and mechanical agitation. The experience studied the shape of aerobic granules and the removal efficiency of COD, total phosphorus (TP), total nitrogen (TN) and ammonia nitrogen (NH₃-H).

The results show that: Ultrasonic pretreatment is helpful to improve the growth rate of aerobic granular sludge.. The phosphorus removal efficiency of two kinds of aerobic granular sludge is very high, reached 93.23 % and 91.07 %. And for the removal of nitrogen and COD, The expectation of mechanical agitation and crushing treatment is better than ultrasonic crushing treatment, reached 97.93 % and 99.61 %.Therefore, The mechanical stirring crushing pretreatment

has a beneficial effect on the formation of aerobic granular sludge.

Key Words：Aerobic granular sludge; break up; sequencing batch reactor; extended culture;

II

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1好氧颗粒污泥技术 1

1.1.1好氧颗粒污泥 1

1.1.2好氧颗粒污泥的形成机制 1

1.1.3污泥好氧颗粒化影响因素 2

1.1.4好氧颗粒污泥的优势与特性 4

1.1.5好氧颗粒污泥的应用 5

1.2研究目的、意义和内容 6

1.2.1研究目的和意义 6

1.2.2研究内容 6

第二章 材料与方法 8

2.1实验材料 8

2.1.1实验装置 8

2.1.2实验仪器 9

2.1.3接种污泥 9

2.2方法 9

2.2.1进水水质 9

2.2.2运行参数 9

2.3检测项目 11

第三章 结果与讨论 12

3.1破碎处理后的接种泥形态 12

3.2运行中各项指标变化 13

3.2.1污泥浓度 13

3.2.2氮的去除 14

3.2.3总磷的去除 17

3.2.4COD的去除 19

3.3污泥形态变化 20

3.4小结 22

第四章 结论 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论

1.1好氧颗粒污泥技术

1.1.1好氧颗粒污泥

污泥颗粒化指的是微生物互相聚集而形成的一种密度和体积较大、体质和性能条件较好的聚集体。通过逐渐提高COD的容积负荷和减少SBR系统循环周期的沉降时间，排出悬浮和沉降较慢的絮状污泥而逐步改善污泥的沉降性能，最后培养出沉降速率较高的颗粒污泥并促使其增殖，可以实现絮状活性污泥的颗粒化^[1]。

好氧颗粒污泥一般为橙黄色，外形为相对规则的圆形或者是椭圆形，表面光滑、界面清晰。直径在0.5-1.5 mm之间，密度相对较大。有很多研究报道，在不同的培养条件下成功培养出了大小、密度和性能差异较大的好氧颗粒污泥。

1.1.2好氧颗粒污泥的形成机制

Liu和Tay将好氧颗粒污泥的形成分为四个步骤^[3]：首先是细菌通过物理运动相互接触的过程，形成了最初的微生物聚合体；然后是细胞相互接合稳定的过程，物理、化学和生物之间的作用力使得细菌与细菌、细菌与固体之间相互吸附。接下来是细胞聚合体的成熟过程，胞外聚合物（EPS）产生的生物凝胶具有的吸引力可以使细胞之间的吸附不再可逆，细胞聚合体的粒径逐渐增大；最后是流体剪切力促进聚合体形成稳定成熟的颗粒系统。

目前国内外关于形成机制主要有以下几种假说:

1. 胞外聚合物假说

胞外聚合物是微生物自身生长繁殖过程中分泌的大分子黏性物质，主要的成分是多糖和蛋白质。胞外聚合物成分受外界的环境因素的影响很大。EPS具有吸附性、疏水性、生物絮凝性等，可以使微生物相互粘接并促进颗粒的形成^[4]；可以稳定污泥絮体的结构，加强颗粒污泥的稳定性。同时EPS还可以在颗粒的表层形成一层保护结构，吸附营养物质并且保护微生物免受污水中有毒物质的危害。

1. 选择压驱动假说

在培养颗粒过程中，可以根据选择压原理使培养环境具有高度的选择性，将沉降和絮凝性能差的污泥絮体以及不适应的微生物排除，筛选出优势菌种进行颗粒的培养。