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针对传统活性污泥法处理大豆深加工废水厌氧出水处理效率低,剩余污泥产生量大后续处理成本较高的问题。本论文构建了由MBBR和AAC反应器组成的连续化好氧-厌氧耦合工艺(Continuous Aerobic-anaerobic Coupled process,CAAC)对大豆深加工废水厌氧出水进行处理,获得了较好的有机物污染物去除性能和同步剩余污泥减量特性。研究结果如下:
通过对大豆深加工废水厌氧出水的GC-MS分析,共检测出有机物53种,其中可信度在70%以上的共有29种,在这些组分中易降解的有机物占82%以上,BOD5/COD的比值为0.72,该废水具有较好的生化可降解特性,可以通过生物法进行处理。
初期构建的CAAC运行结果表明,在HRT≥1.3天时,COD去除率为95%,且具有一定的抗冲击负荷能力。出水MLSS低于15mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的一级B类排放要求,无需设置二沉池便可直接排放。表观产泥系数为0.1571,仅为文献报道的表观产泥系数0.4~0.6的31.4%,可以在去除废水中有机污染物的同时实现剩余污泥的减量化。
对CAAC工艺进行优化改进后,重新设计的反应器解决了初始工艺在运行过程中出现的问题,进水COD浓度1400-1600 mg/L、TN浓度50 mg/L,回流比30%时,出水COD达83.4 mg/L,去除率94.4%,TN浓度12.0m/L,去除率76.0%,回流后CAAC工艺强化了对氮的去除,TN去除率提高了25.9%,NH4-N去除效果提高了2.5倍,废水处理效率提高了23.1%。运行160天后,表观污泥产率分别为0.1738。优化改进后的CAAC工艺强化了对COD和氮的去除,同步污泥减量化效果显著。出水MLSS均低于城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002一级A标准,其工业应用的好处在于不需要设置二沉池便可直接排放,减少了水处理设备的占地面积。
通过对改进CAAC工艺各个区域污泥浓度,严格好氧微生物的数量,可溶性组分的变化和污泥形态学的考察,解析CAAC的污泥减量特性。污泥中的严格好氧微生物从1区到2区后数量从3.875×107CFU/mL减少为2.575×107 CFU/mL,4区仅为8.5×104CFU/mL。2区COD为425.3 mg/L,蛋白质浓度为24.3μg/mL,蛋白酶活为3.89μ/mL,均为3个区域中的最高。维持代谢,隐性增长以及原生动物的捕食效应是CAAC工艺可以实现同步污泥减量化的原因。
针对大豆深加工废水中的特征污染物,筛选得到高效好氧COD降解微生物21株,其中5株去除率在60%以上,复配后24 h对原水的降解速率可以达到79.8%。筛选得到聚磷菌22株,其中P3,P10,P11聚磷效率在65%以上。富集得到的硝化污泥在氨氮容积负荷为250 g.m-3.d-1时的去除率可以达98%。这些分离和富集得到的优势菌株和污泥可以作为生物强化剂提高对废水中特征污染物的去除。