连续流态下好氧颗粒污泥稳定化策略与重金属吸附特性研究

【摘要】目前，关于好氧颗粒污泥的研宄和应用大多是基于序批式反应器开展，关于连续流态下好氧颗粒污泥的研宄还鲜见报道，CAFB反应器是目前所报道的设计结构最为简单的连续流好氧颗粒污泥反应器，但反应器运行稳定性一直是制约其发展的瓶颈问题，本研宄基于连续流CAFB反应器培养好氧颗粒污泥，探讨以生物膜为接种污泥对污泥颗粒化与运行稳定性的影响，并以不同粒径好氧颗粒污泥吸附重金属NP，探讨粒径对重金属吸附特性的影响，以期为好氧颗粒污泥的稳定化培养及其应用提供理论基础与借鉴意义。以活性污泥为生物种源培养颗粒污泥时，丝状菌性污泥膨胀频繁的发生，导致连续流好氧颗粒污泥反应器难以长期稳定运行。研究首次提出以生物膜工艺反冲洗废水中的老化生物膜为生物种源培养好氧颗粒污泥，结果表明颗粒污泥在运行第25天即达到成熟和稳定，且系统运行共计90天，是目前所报道的运行时间最长的连续流好氧颗粒污泥反应器。在运行稳定期，CAFB的COD去除率和消化率分别达到90%和60%。釆取荧光原位杂交技术（FISH)，发现氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌在颗粒内部含量丰富，与异养菌均匀分布于颗粒内部，较好的解释了该系统能够同步实现有机物去除和硝化反应的行为。通过数学模型模拟颗粒内部基质和氧的扩散特征，发现生物分布特征是由颗粒内部富氧和较低的有机基质水平决定的。关于好氧颗粒污泥吸附重金属的研究大多集中成熟期颗粒污泥，粒径在1mm左右，针对不同粒径的研宄还鲜见报道。本实验以连续流CAFB反应器培养得到的>800叫n、500?800叫1、200-500叫n、<200叫n四个粒径区间颗粒及絮体为吸附剂，结合FTIR、XRD、XPS等表征技术发现，受颗粒比表面积、孔隙特征、Zeta电位、胞外聚合物影响，吸附过程中存在物理吸附、静电吸附、离子交换及表面络合作用多种吸附机理，无机微沉淀作用不明显。200?500pm粒径区间好氧颗粒污泥对重金属Ni2+的吸附容量最高，这是由于大于200颗粒物理吸附作用发挥主导作用，而絮体（<200pm)受静电吸附、离子交换及表面络合作用影响吸附能力下降，粒径大于800pm颗粒不仅物理吸附能力较弱，同时受比表面积与空隙率限制，离子交换作用降低；受蛋白质分布特征影响，络合作用降低；FTIR结果表明蛋白质为络合作用的主导物质，XPS-Ni、XPS-C、XPS-O、XPS-N分析进一步证实了FTIR中蛋白质的主导作用及大于800颗粒的特殊性。
【作者】高琳琳；
【导师】周丹丹；
【作者基本信息】吉林大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】好氧颗粒污泥；连续流；氮素转化；荧光原位杂交；重金属吸附；

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