论文部分内容阅读
控制汽车涂装废水的污染是水处理领域的一个重要课题,汽车涂装废水有机物浓度较高、可生物降解性指数低以及存在毒性很强的污染物。好氧颗粒污泥作为一种特殊的生物聚集体,由于其独特的结构和特性,在废水处理中有着良好的应用前景,但由于影响好氧造粒的因素较多,目前还没有一种快速可靠的好氧颗粒污泥培养模式,限制好氧颗粒污泥广泛应用的原因之一就是其培养过程耗时长。针对这些状况,利用SBR反应器对好氧颗粒污泥进行快速培养研究,并将水解酸化工艺与接种快速培养好氧颗粒污泥的AGSBR工艺相结合,通过厌氧-好氧工艺的组合对人工模拟汽车涂装废水进行降解试验,并探究降解过程中好氧颗粒污泥微生物群落结构变化。主要研究成果如下:（1）根据颗粒污泥形成的晶核假说机理,向好氧污泥培养SBR反应器中投加惰性核可以加快颗粒化进程。在培养的初期向SBR反应器中投加了反应器有效体积0.5%粒径100目左右的颗粒活性炭,并采用C:N:P为100:5:1的人工配水为基质,每周期沉淀时间以不作为选择压为标准来进行好氧颗粒污泥的快速培养。结果表明,颗粒活性炭的投加可以促进好氧颗粒污泥的形成加速,在运行的第25天反应器中好氧污泥实现颗粒化获得了成熟好氧污泥颗粒,粒径大于0.5mm的颗粒污泥占比大于50%。SEM镜检验证了颗粒活性炭是好氧颗粒污泥形成过程中的诱导核体,污泥微生物以其为晶核围绕生长促进了颗粒污泥的快速形成,试验表明反应器中投加颗粒活性炭可以实现好氧颗粒污泥的快速培养。（2）由于汽车涂装废水有机物浓度较高、可生化性差以及含有毒污染物的性质,利用水解酸化-AGSBR组合工艺对人工模拟汽车涂装废水进行降解可以达到很好的效能。水解酸化反应器经驯化后正式运行可以对COD的平均去除率达到了41.6%,并提升了废水的可生化性,试验后期BOD5/COD可达到40%左右。AGSBR反应器采用快速培养出的好氧颗粒污泥对水解酸化段的出水进行降解,该段对COD的降解率达到了91%,污泥性能分析表明污泥浓度、粒径以及沉降性能皆有所提升,SEM照片也验证了颗粒污泥稳定的生物结构以及丰富的生物量。综合分析表明,组合工艺对汽车涂装废水中COD、NH4+-N和PO43--P的平均去除率分别达到了94.6%、93.3%和91.7%,在对汽车涂装废水的主要污染物苯酚的降解效能达到了99.2%。（3）基于Illumina平台高通量测序的结果表明,微生物群落结构的变化与污染物的降解效率有关,污泥样品微生物丰度与多样性在汽车涂装废水处理的过程中有明显地提升。通过分类分析,得到了所有污泥样品在门、纲、目、科和属水平上的优势菌群,其中在属水平上,Zoogloea动胶菌属、Thauera陶厄氏菌属和Meganema甲基杆菌属为优势菌群且均被证实可作用于有机碳和氮的去除,其中Thauera陶厄氏菌属和Zoogloea动胶菌属在试验中后期的优势证实了其脱氮除磷、降解苯酚及促进好氧颗粒污泥生长的功能,而Meganema甲基杆菌属对苯酚毒性不耐受仅在前期有优势。研究表明,好氧颗粒污泥微生物群落结构变化始终促进着反应器系统体系更加稳定的运行。图[24]表[4]参[108]