Ca2+、Na+离子与阻垢剂对活性污泥特性的影响研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunjiajun75
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由于工业废水中成分复杂并含有大量的氯盐,如氯化钠,氯化钙。在活性污泥法处理的过程中污水中的金属离子一般都会沉积在活性污泥中,增大剩余污泥量。剩余污泥不仅会提高污水厂的运行成本,还会污染环境。本文研究了不同浓度的钠盐和钙盐对活性污泥特性的影响,并通过在处理高浓度钙的反应器中投加阻垢剂(PESA)的方法来降低污泥产量。通过实验测试了氯化钠浓度对活性污泥中的?MLSS(污泥增长速率)、?MLVSS(微生物增长速率)、Yobs(产率系数)、SV30(污泥沉降比)、(污泥容积指数)、COD(化学需氧量)去除率的影响情况。在Na Cl浓度为04500mg/L时,?MLSS从202.14mg/L·d递增至546.14mg/L·d、?MLVSS从251.86mg/L·d递增至701.86mg/L·d、Yobs从0.88?mg MLVSS/?mg BOD·d递增至3.12?mg MLVSS/?mg BOD·d;SV30从17%下降至15.43%、SVI从67.89m L/g下降至49.43m L/g、COD去除率从90.86%下降到61.25%,对污泥起到了压缩作用,没有发生污泥膨胀的现象,细胞结构并未遭到破坏,促进了污泥的增长。氯化钠浓度为6500mg/L,SV30和SVI增加至25.89%、92.16m L/g,?MLSS、?MLVSS、Yobs分别降低至314.67mg/L·d、486.89mg/L·d、2.91?mg MLVSS/?mg BOD·d,微生物不能通过本能的调节使得自身细胞内外的渗透压平衡,细胞遭到了毁坏,出水水质变差,污泥发生膨胀,抑制了污泥中微生物增长。4500mg/L的氯化钠达到了促进污泥增长的阈值。通过实验测试了钙离子的浓度对活性污泥中的?MLSS、?MLVSS、Yobs、SVI、COD去除率的和无机灰分的影响情况。发现钙离子浓度为4041604mg/L,?MLSS从286mg/L·d递增至479mg/L·d、?MLVSS从575mg/L·d递增至1067mg/L·d、Yobs从1.82?mg MLVSS/?mg BOD·d递增至4.92?mg MLVSS/?mg BOD·d;SVI从55m L/g下降至43m L/g、COD去除率从90%下降至58%、无机灰分1026mg/L下降621mg/L,对污泥起到了压缩作用,污泥的合成作用大于分解作用,促进了污泥的增长,但污泥量的增长主要是因为微生物量的增长而非无机灰分的增长;钙离子浓度为1904mg/L,无机灰分和SVI增加至1112mg/L和58m L/g,COD去除率、?MLSS、?MLVSS和Yobs分别降低至58%、332mg/L·d、505mg/L·d和2.39?mg MLVSS/?mg BOD·d,出水水质恶化,活性污泥无法适应此范围内钙离子的冲击负荷,使污泥活性受阻,抑制了微生物的生长,细胞解体死亡,钙离子会与微生物分解产生的CO2结合成无机灰分沉淀,此时分解作用大于合成作用,抑制了污泥的增长。1604mg/L的钙离子达到了促进污泥增长的阈值。在处理高钙废水的反应器中投加阻垢剂(PESA)后,改变了原有反应体系中的碳酸平衡,出水水质和污泥膨胀现象得到了改善,阻垢剂(PESA)主要是通过减少无机灰分达到污泥减量化的目的,在第(8)梯度(Ca2+浓度1904mg/L、20mg PESA)达到最佳值,?MLSS、无机灰分和SVI下降至217mg/L·d、604mg/L和48.55m L/g,COD去除率、?MLVSS和Yobs分别上升至68%、922.66mg/L·d和3.97?mg MLVSS/?mg BOD·d最佳投加量为20mg。根据OECD301B(化学品快速生物降解性)标准,阻垢剂(PESA)在28d降解率为69.54%,为易生物降解物质,其和钙离子生成的螯合物PESA-Ca2+在28d降解率为24.74%,为可生物降解物质;PESA浓度对应COD的关系符合线性方程y=0.34687x+0.2,不会增加进水的COD值。在活性污泥法处理高钙废水中,PESA为绿色型阻垢剂,不会对环境产生二次污染。通过高通量技术测试实验过程中五个阶段的微生物群落多样性,五个阶段分别为:进水钙离子浓度104mg/L(A组)、404mg/L(C组)、1604mg/L(D组)、1904mg/L(E组)和进水20mg/LPESA与1904mg/L钙离子(B组)的活性污泥。五组样本中A组Shannon(香农指数)最高,这是因为钙离子浓度最低,其水质接近普通生活污水,活性污泥表面几乎没有钙盐附着,细菌多样性指数最高;B组的OTU(可操作分类单元)最高,这说明阻垢剂减少了污泥表面的无机灰分附着,增大了产率系数,同时增加了细菌的丰富度;E组的OTU和Shannon最低,这是因为过高的钙离子造成了大量微生物的死亡,降低污泥中细菌的丰富度和多样性。五组样本中变形菌门(Proteobacteria)为优势种群,拟杆菌(Bacteroidetes)次之,钙离子浓度不会对门水平上的微生物群落造成影响,而对属水平上的微生物类群会产生影响。
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