有機負荷率對顆粒污泥形成及其特性的作用
在傳統(tǒng)的活性污泥處理工藝中,有機負荷率是重要的運行控制參數(shù),一般以有機容積負荷表征,他反映了單位容積的反應(yīng)器的有機物轉(zhuǎn)化能力。研究發(fā)現(xiàn)絮狀物你的絮體大小會隨著有機負荷的增加而增大,而絮體的密度,空隙率,沉降速率和比表面積有與絮體的大小直接相關(guān),故有機負荷對傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的運行效果有很大的影響。污泥顆;俏⑸锊粩喾敝,積累的過程,較高的有機負荷保證了微生物可獲得充足的營養(yǎng),故有機負荷對顆粒污泥的形成也具有一定的影響作用。目前關(guān)于有機負荷對顆粒污泥的形成及特性的影響的科研結(jié)論還存在一些爭議,單有機負荷對厭氧顆粒污泥的影響作用基本上得到了認同,即有機負荷是厭氧顆粒污泥形成的關(guān)鍵因素,目前大多數(shù)學(xué)者都認為如果有機負荷較低的話,即有機負荷是厭氧顆粒污泥形成的關(guān)鍵因素,目前大多數(shù)學(xué)者都認為如果有機負荷較低的話,上流式厭氧反應(yīng)器中將不會有顆粒污泥形成,而相對較高的有機負荷才可以促進UASB反應(yīng)器中厭氧顆粒污泥的形成。但是有機負荷過高會使顆粒的粒徑增長較快,這回降低顆粒污泥的強度,甚至可能使新形成的顆粒污泥解體,最終導(dǎo)致反應(yīng)器運行部穩(wěn)定。有機負荷對好氧顆粒污泥形成的影響作用似乎并不如厭氧顆粒那么大,好氧顆粒污泥可以在一個非常廣泛的有機負荷范圍內(nèi)實現(xiàn)顆粒化。但是形成顆粒污泥的特性及系統(tǒng)的穩(wěn)定性卻與有機負荷密切相關(guān),在有機負荷不同,其他運行條件完全相同的反應(yīng)器中形成顆粒污泥的特性有明顯的差別。
有機負荷是一個重要的運行控制參數(shù),低有機負荷就意味著微生物的生長速率相對較慢,而當(dāng)處于高有機負荷條件下時,微生物就快速生長繁殖。在厭氧反應(yīng)器啟動期,就是通過逐漸增加有機負荷來加速顆粒污泥的形成。一般是在系統(tǒng)中的COD去除率穩(wěn)定在80%以上時,再繼續(xù)增加有機負荷,同時需注意出水中MLVSS含量不能太高,以免造成污泥大量流失。一些人認為以反應(yīng)器中污泥的比產(chǎn)甲烷活性作為提高反應(yīng)器的污泥負荷的依據(jù)可以加速厭氧反應(yīng)器的啟動。實驗研究表明根據(jù)污泥比產(chǎn)甲烷活性平均值的60%~80%來逐步提高反應(yīng)器污泥這種方法以證明對加速反應(yīng)器的啟動和污泥顆粒化過程是合適的。
在厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)中有研究發(fā)現(xiàn),隨著有機負荷的增加,顆粒的機械強度降低,顆粒出現(xiàn)解體。采用M monod方程來計算UASB反應(yīng)器中的微生物增長情況,發(fā)現(xiàn)微生物的增長速度與有機負荷成正比,而微生物的增長速率較高時會導(dǎo)致其所構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)的機械強度降低。另外,系統(tǒng)中的產(chǎn)氣量也與有機負荷成正比,當(dāng)啟動期的有機負荷過高時,系統(tǒng)中會產(chǎn)生大量的氣體,這些氣體將會引起水力剪切力過大,這回影響到顆粒的穩(wěn)定性,導(dǎo)致接種污泥大量流失,反應(yīng)器啟動失敗。
單較低的有機負荷有會造成系統(tǒng)中底物不足,特別是大顆粒污泥的中心,這可能導(dǎo)致顆粒穿孔或微生物自我分解,穿孔的顆粒污泥在反應(yīng)器中更容易受到剪切力的作用,并有于氣泡的鞋帶作用而上浮。我們發(fā)現(xiàn)顆粒污泥的直徑隨負荷增大而增大。高負荷可使底物更多進入顆粒內(nèi)部,從而允許大的顆粒存在和生長。減少反應(yīng)器負荷會導(dǎo)致顆粒污泥強度降低,符合的波動會導(dǎo)致顆粒污泥的破碎。
在厭氧顆粒污泥的研究中,也有研究報道稱當(dāng)OLR超過了其最佳量時,系統(tǒng)中的VFAs會大量積累,引起反應(yīng)器中PH降低,使系統(tǒng)運行失敗。同時發(fā)現(xiàn)當(dāng)有機負荷較低時由于傳質(zhì)阻力的限制使得顆粒內(nèi)部缺乏營養(yǎng)物質(zhì)而導(dǎo)致厭氧顆粒污泥解體。Kosaric等也指出在顆粒中心由于基質(zhì)缺乏會導(dǎo)致顆粒內(nèi)部出現(xiàn)空洞,進而引起顆粒變得疏松,強度降低。
Kalyuzhnyi等發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)器中有機負荷的增加,顆粒內(nèi)部的甲烷絲狀菌逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄榘睡B球菌。Tay等研究了UASB反應(yīng)器啟動過程中,底物濃度對為微生物選擇和顆;挠绊,反應(yīng)器以厭氧消化污泥為接種污泥,以含葡萄糖,蛋白陳及肉汁提取液組成的合成廢水為近水,有機負荷為1~5kgCOD/(m³.d),經(jīng)過培養(yǎng)得到類似甲烷毛發(fā)菌屬為主的大顆粒污泥(清軍粒徑2.5~3.4mm);然而,當(dāng)有機負荷為10kgCOD/(m³.d)時,得到了以類似甲烷法疊球菌屬為主的小顆粒污泥(清軍粒徑為0.54mm);當(dāng)負荷率為10~20看kgCOD/(m³ .d)時由于懸浮顆粒進入陳江區(qū),導(dǎo)致反應(yīng)器運行不穩(wěn)定。Ghangrekar等基于不同種類的廢水中厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)的研究情況曾建議厭氧顆粒污泥培養(yǎng)的最佳有機負荷為2.0~4.5kgCOD/(m³.d),單Manoj等人認為最佳的有機負荷應(yīng)在考慮其他各種因素后才能確定。
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