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有机负荷率对颗粒污泥形成及其特性的作用

作者:上海春巡生物工程有限公司 发表时间:2016年05月05日【


      在传统的活性污泥处理工艺中,有机负荷率是重要的运行控制参数,一般以有机容积负荷表征,他反映了单位容积的反应器的有机物转化能力。研究发现絮状物你的絮体大小会随着有机负荷的增加而增大,而絮体的密度,空隙率,沉降速率和比表面积有与絮体的大小直接相关,故有机负荷对传统活性污泥系统的运行效果有很大的影响。污泥颗粒化是微生物不断繁殖,积累的过程,较高的有机负荷保证了微生物可获得充足的营养,故有机负荷对颗粒污泥的形成也具有一定的影响作用。目前关于有机负荷对颗粒污泥的形成及特性的影响的科研结论还存在一些争议,单有机负荷对厌氧颗粒污泥的影响作用基本上得到了认同,即有机负荷是厌氧颗粒污泥形成的关键因素,目前大多数学者都认为如果有机负荷较低的话,即有机负荷是厌氧颗粒污泥形成的关键因素,目前大多数学者都认为如果有机负荷较低的话,上流式厌氧反应器中将不会有颗粒污泥形成,而相对较高的有机负荷才可以促进UASB反应器中厌氧颗粒污泥的形成。但是有机负荷过高会使颗粒的粒径增长较快,这回降低颗粒污泥的强度,甚至可能使新形成的颗粒污泥解体,最终导致反应器运行部稳定。有机负荷对好氧颗粒污泥形成的影响作用似乎并不如厌氧颗粒那么大,好氧颗粒污泥可以在一个非常广泛的有机负荷范围内实现颗粒化。但是形成颗粒污泥的特性及系统的稳定性却与有机负荷密切相关,在有机负荷不同,其他运行条件完全相同的反应器中形成颗粒污泥的特性有明显的差别。
      有机负荷是一个重要的运行控制参数,低有机负荷就意味着微生物的生长速率相对较慢,而当处于高有机负荷条件下时,微生物就快速生长繁殖。在厌氧反应器启动期,就是通过逐渐增加有机负荷来加速颗粒污泥的形成。一般是在系统中的COD去除率稳定在80%以上时,再继续增加有机负荷,同时需注意出水中MLVSS含量不能太高,以免造成污泥大量流失。一些人认为以反应器中污泥的比产甲烷活性作为提高反应器的污泥负荷的依据可以加速厌氧反应器的启动。实验研究表明根据污泥比产甲烷活性平均值的60%~80%来逐步提高反应器污泥这种方法以证明对加速反应器的启动和污泥颗粒化过程是合适的。
      在厌氧颗粒污泥的培养中有研究发现,随着有机负荷的增加,颗粒的机械强度降低,颗粒出现解体。采用M monod方程来计算UASB反应器中的微生物增长情况,发现微生物的增长速度与有机负荷成正比,而微生物的增长速率较高时会导致其所构成的三维结构的机械强度降低。另外,系统中的产气量也与有机负荷成正比,当启动期的有机负荷过高时,系统中会产生大量的气体,这些气体将会引起水力剪切力过大,这回影响到颗粒的稳定性,导致接种污泥大量流失,反应器启动失败。
      单较低的有机负荷有会造成系统中底物不足,特别是大颗粒污泥的中心,这可能导致颗粒穿孔或微生物自我分解,穿孔的颗粒污泥在反应器中更容易受到剪切力的作用,并有于气泡的鞋带作用而上浮。我们发现颗粒污泥的直径随负荷增大而增大。高负荷可使底物更多进入颗粒内部,从而允许大的颗粒存在和生长。减少反应器负荷会导致颗粒污泥强度降低,符合的波动会导致颗粒污泥的破碎。
      在厌氧颗粒污泥的研究中,也有研究报道称当OLR超过了其最佳量时,系统中的VFAs会大量积累,引起反应器中PH降低,使系统运行失败。同时发现当有机负荷较低时由于传质阻力的限制使得颗粒内部缺乏营养物质而导致厌氧颗粒污泥解体。Kosaric等也指出在颗粒中心由于基质缺乏会导致颗粒内部出现空洞,进而引起颗粒变得疏松,强度降低。
      Kalyuzhnyi等发现随着反应器中有机负荷的增加,颗粒内部的甲烷丝状菌逐渐转变为甲烷八叠球菌。Tay等研究了UASB反应器启动过程中,底物浓度对为微生物选择和颗粒化的影响,反应器以厌氧消化污泥为接种污泥,以含葡萄糖,蛋白陈及肉汁提取液组成的合成废水为近水,有机负荷为1~5kgCOD/(m³.d),经过培养得到类似甲烷毛发菌属为主的大颗粒污泥(清军粒径2.5~3.4mm);然而,当有机负荷为10kgCOD/(m³.d)时,得到了以类似甲烷法叠球菌属为主的小颗粒污泥(清军粒径为0.54mm);当负荷率为10~20看kgCOD/(m³ .d)时由于悬浮颗粒进入陈江区,导致反应器运行不稳定。Ghangrekar等基于不同种类的废水中厌氧颗粒污泥的培养的研究情况曾建议厌氧颗粒污泥培养的最佳有机负荷为2.0~4.5kgCOD/(m³.d),单Manoj等人认为最佳的有机负荷应在考虑其他各种因素后才能确定。