好氧顆粒污泥處理制糖工業(yè)廢水厭氧出水的除磷特性研究

更新時間：2014-02-10 10:47 來源：環(huán)境科學作者: 閱讀：1336

摘要：制糖工業(yè)廢水經(jīng)厭氧生物處理后,COD大幅下降,但是出水中N、P含量仍然較高,嚴重破壞水體生態(tài)平衡。利用好氧顆粒污泥對制糖工業(yè)廢水的厭氧出水進行脫氮除磷處理,討論了其除磷過程。經(jīng)復合底物(乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽)培養(yǎng)的好氧顆粒污泥直徑1.7mm,SVI為38.43mL·g-1,TP去除率達90.9%,出水磷含量僅為1.3mg·L-1,單位COD釋磷率為0.571,厭氧條件下磷的釋放速率達到5.73mg·(g·h)-1,好氧顆粒污泥表現(xiàn)出較好的沉淀性能和較高的除磷活性。由于底物中丙酸鹽、丁酸鹽含量增加,使得聚磷菌在反硝化過程中NO3--N的利用率增加,即消耗單位質(zhì)量的NO3--N可以吸收更多的磷。好氧顆粒污泥及其胞外聚合物中P元素的含量與其中Mg、Ca、Fe元素的含量表現(xiàn)出很高的相關性,胞外聚合物對P的吸附使得體系除磷能力進一步增強。通過對污泥反硝化除磷的研究發(fā)現(xiàn),反硝化聚磷菌占總聚磷菌的61.9%,其吸磷量與消耗硝酸鹽的比值[m(P)/m(NO3--N)]為1.14。

關鍵詞：好氧顆粒污泥，胞外聚合物，除磷特性，反硝化聚磷菌，制糖工業(yè)廢水

制糖工業(yè)廢水具有COD濃度，高氮磷的特點，其以糖蜜為主要成分，易于被微生物降解。目前，大多數(shù)制糖廠采取厭氧發(fā)酵法對制糖工業(yè)廢水進行處理，并且已經(jīng)形成工業(yè)化應用。文獻{1，2}已經(jīng)成功利用制糖工業(yè)廢水進行氫氣的生產(chǎn)，并取得了極好的效果，其單位COD產(chǎn)氫量達到0.30mmol·g-1。近年來，隨著高效產(chǎn)酸發(fā)酵菌群，高效產(chǎn)氫菌種的開發(fā)和應用，實現(xiàn)了COD降解同時伴隨著大量氫氣和甲烷的產(chǎn)生，有效地實現(xiàn)了廢水資源化。然而，經(jīng)過厭氧生物處理的制糖工業(yè)廢水，其出水中磷含量較高，排入水體后會引起富營養(yǎng)化，因此對厭氧生物處理后的制糖工業(yè)廢水進行脫氮除磷十分必要。

好氧顆粒污泥是一種特殊的生物膜結構，因其具有良好的沉降性能，低成本，較高的生物量和處理效能而極具發(fā)展?jié)撡|(zhì)。目前該技術已被廣泛應用在生活污水，有毒有害廢水，含重金屬廢水等多領域的處理中。DeKreuk等利用好氧顆粒污泥對城市生活污水進行處理，獲得了較高的氮磷同步去除效果，而且已經(jīng)在中試試驗中取得成功。好氧顆粒污泥的培養(yǎng)是制約其發(fā)展的關鍵，其對底物的要求較高，目前培養(yǎng)好氧顆粒污泥的底物以二碳、六碳化合物為主，以乙酸鈉作為底物培養(yǎng)好氧顆粒污泥的較為常見，也有學者以葡萄糖、苯酚為底物培養(yǎng)出好氧顆粒污泥，采用其它底物培養(yǎng)好氧顆粒污泥時，一方面污泥形成顆粒較為困難，另一方面污泥形成顆粒后也較容易解體。制糖工業(yè)廢水的厭氧出水以乙酸、丙酸、丁酸為主，而在實際培養(yǎng)好氧顆粒污泥的過程中卻很少以乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽為復合底物培養(yǎng)好氧顆粒污泥。

在本研究中，以乙酸鈉、丙酸鈉、丁酸鈉為復合底物培養(yǎng)好氧顆粒污泥，考察了好氧顆粒污泥的性能及其除磷效果，并與以單一乙酸鈉作為底物培養(yǎng)的好氧顆粒污泥的除磷效果進行比較。另外，也探討了反硝化聚磷菌和EPS參與的制糖工業(yè)廢水厭氧出水的除磷過程和效能。

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