好氧颗粒污泥技术处理乡镇污水应用

第31卷第2期2018年2月环境科学研究ResearchofEnvironmentalSciencesVol.31,No.2Feb.,2018姚源,竺建荣，唐敏，等.好氧颗粒污泥技术处理乡镇污水应用[」].环境科学研究,2018,31(2):379-388.YAOYuan,ZULJianrong,TANGMin,eial.Applicationofaerobicgranularsludgetechnology7ontreatmentofvillagesandtownssewage[J].ResearchofEnvironmentalSciences,2018,31(2)：379-388.好氧颗粒污泥技术处理乡镇污水应用姚源\竺建荣2,唐敏3,陈刚才\黄健盛陈婷婷\廖伟伶11.重庆市环境科学研究院，重庆4011472.北京师范大学，北京1008753.重庆市生态环境监测中心，重庆401147摘要：为研究好氧颗粒污泥技术是否适用于处理乡镇污水，采用该技术对处理规模为400m3/d的乡镇污水处理厂进行改造，考察了污泥颗粒化过程、污染物去除效果及接种絮状污泥与好氧颗粒污泥微生物群落结构差异.结果表明，以进料负荷的交替变化作为调控措施，反应器启动后第13天污泥出现颗粒化，颗粒污泥平均粒径0.499mm;启动第40天污泥完全颗粒化，颗粒污泥平均粒径1.336mm.完全颗粒化后SBR反应器内p(MLSS)稳定在8~12g/L，SVI维持在25~40mL/g，出水p(COD(J、p(NH3-N)、P(TN)始终满足GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准要求.群落结构的研究结果表明，相比于接种絮状污泥，好氧颗粒污泥群落丰富度和多样性均明显减少，反硝化功能菌和聚磷菌丰度显著增加;在好氧颗粒污泥中，(亚硝化单胞菌属）、册raspira(硝化螺旋菌属）是主要的硝化功能菌;_DecAloromonas、Clos«ridiumsiricto13(梭菌属）是主要的反硝化细菌；(气单胞菌属）、Closiridiumsenmsiricto13(梭菌属）是主要的聚磷菌；UnmltoredZaniAomonWaceae、Comamonas(丛毛单胞菌属）、Zoogloea(动胶菌属）是降解有机物的主要菌种，其中Comamonas(丛毛单胞菌属）、Zoogloea(动胶菌属）也是好氧污泥颗粒化过程中的关键菌株.关键词：乡镇污水；好氧颗粒污泥；工程化应用；群落多样性中图分类号：X703文章编号：1001-6929(2018)02-0379-10文献标志码：ADOI：10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.81ApplicationofAerobicGranularSludgeTechnologyonTreatmentofVillagesandTownsSewageYAOYuan1,ZHLJianrong2,TANGMin3,CHENGangcai1,HLANGJiansheng1*,CHENTingting1,LIAOWeiling11.ChongqingAcademyofEnvironmentalScience，Chongqing401147，China2.BeijingNormalUniversity，Beijing100875，China3.EcologicalandEnvironmentalMonitoringCenterofChongqing，Chongqing401147，ChinaAbstract：Aerobicgranularsludgetechniquewasusedtotreatvillagesandtownssewagetoaccessitsfeasibilityforareconstructingfull-scalesewagetreatmentplant(400m3/d).Theprocessofsludgegranulation，pollutantsremovalandcommunitydifferencesbetweeninoculatedandgranularsludgewereinvestigated.Resultsshowedthatthegranulationofsludgeoccurredon13thday，andtheaveragesizeofsludgereached0.499mmindiameterbyamethodofalternativefeedloading.Completelygranulatedsludgewasobservedon40thday，andtheaveragesizewasupto1.336mmindiameter.Meanwhile，thep(MLSS)andSVIwere8-12g/Land25-40mL/ginthereactor，respectively.TheeffluentCOD(.r，ammonianitrogen，totalnitrogenmetAstandardofthefirstlevelofDischargeStandardofPollutantsforMunicipalWastewaterTreatmentPlant(GB18918-2002)inChina.Comparedwithinoculatedflocsludge，thespeciesrichnessanddiversityofmicrobialcommunityofaerobicgranularsludgeweresignificantlyreduced，whereastheabundanceofbacterialcommunitiesfordenitrificationandphosphorusremovalwassignificantlyincreased.Intheaerobicgranularsludge，NitrosomonasandMirospiraarethemainnitrifyingbacteria；^ecAloromonasandClosiri^iumsensusiricio13arethemaindenitrifyingbacteria；AeromonasandClostridium收稿日期：2017-07-07修订日期：2017-11-09作者简介：姚源（1988-),女，重庆万盛人，工程师，硕士，主要从事水污染控制工程研究,[e-mail].*责任作者，黄健盛（1980-),男，广西藤县人,正高级工程师，博士，主要从事水污染控制工程研究,[e-mail]基金项目：重庆市属科研院所“双核驱动”科技支撑集成示范计划项目（No.cstc2014jcsf20002)Supportedby‘DualCoreDriven’ScienceandTechnologySupportIntegratedDemonstrationProjectofChongqingMunicipalScientificResearchInstitutes，China(No.cstc2014jcsf20002)380环境科学研究第31卷sensustricto13arethemainbacteriaforphosphorusremoval；UnculturedXanthomonadaceae,Comamonas,Zoogloeaarethemainbacteriafororganicsremovalandarealsothekeybacteriaforsludgegranulation.Keywords：villagesandtownssewage；aerobicgranularsludge；engineeringapplication；communitydiversity与传统活性污泥工艺相比,好氧颗粒污泥技术具有抗冲击负荷能力强、污泥沉降性能好、出水水质好、占地面积省、运行成本低、剩余污泥产量低等诸多优势,近年来受到国内外学者的广泛关注[1—6].自1991年Mishima等[7]在好氧上流式反应器中发现好氧颗粒污泥以来，学者们对它的形成机制、净化机理及过程控制等方面进行了大量报道,该技术在国内外的应用前景已在一些中试试验、工程化应用中得到证实[8-||].1999年，荷兰DHV公司与代尔夫特理工大学合作开展研究Nereda™好氧颗粒污泥技术（简称Nereda™工艺），并于2003年在荷兰Ede污水处理厂建成世界上首个利用好氧颗粒污泥技术处理城市生活污水的中试工程[12].2008年，在中试工程基础之上荷兰DHV公司首次将Nereda™工艺运用于南非Gansbaai市政污水处理厂的升级改造中.迄今为止,全球已建成或在建的Nereda™工艺污水处理厂有30多座，主要分布于荷兰、南非、葡萄牙、巴西、波兰和爱尔兰等地，其中部分工程见表1[13—14].表1全球部分Nereda™工艺工程应用Table1PartofglobalengineeringapplicationofNeredaIMtechnology项目设计流量/(m3/d)启动时间处理规模荷兰某奶酪加工厂废水处理项目2502005年中试规模荷兰某食品加工厂废水处理项目3602006年6月中试规模荷兰某食用油加工厂废水处理项目不详2007年8月中试规模南非Gansbaai市政污水处理厂50002008年12月生产规模葡萄牙Frielas市政污水处理厂30002008年生产规模荷兰Garmerwolde污水厂300002011年3月生产规模荷兰Epe市政污水处理厂360002011年5月生产规模荷兰Dinxperlo市政污水处理厂不详2012年生产规模荷兰Vroomshoop市政污水处理厂不详2012年生产规模南非Wemmershoek市政污水处理厂50002012年生产规模目前国内研究主要集中于实验室小试、中试方面,对好氧颗粒污泥技术在实际工业废水和生活污水的工程化应用方面研究相对较少[15—16].该研究以实际乡镇污水为处理对象,以进料负荷的交替变化作为调控措施,成功地在反应器中培养出完全颗粒化的好氧污泥;通过相关指标测试分析及运行参数研究，系统分析好氧颗粒污泥技术处理实际污水的效果、污泥颗粒化过程及微生物群落结构，以期达到系统研究好氧颗粒污泥技术处理乡镇污水适应性的目的.1工程概况及研究方法1.1工程概况重庆市荣昌区直升镇污水处理厂原设计规模为400m3/d,采用“预处理+NLB地埋式一体化装置”工艺,进水包括生活污水及3个小型酒厂排放的生产废水.因进水水质水量变化较大，出水C0D、TN、TP无法达到排放要求.2015年7月采用好氧颗粒污泥技术对该厂进行改造,2016年3月进水调试运行.设计进出水主要指标见表2,出水要求达到GB18918—表2设计进出水主要指标要求Table2Nutrientconcentrationsintheinfluentandeffluentasdesigned项目解)C0DcrBOD5NH3-NTNTPSS设计进水75030028436.4320设计出水矣60矣20^8(15)矣20矣1矣20注：括号外数值为水温12尤时的控制指标，括号内数值为水温矣12尤时的控制指标.第2期姚源等:好氧颗粒污泥技术处理乡镇污水应用3812002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准.技术改造工艺流程见图1.不改动原有粗格栅、提升泵房、细格栅、消毒池和污泥干化池，利用原有调节池改为沉砂池，新建容积为200m3调节池一座，新建有效容积200m3的好氧颗粒污泥反应池两座（单池尺寸:直径7m，高度5.7m)，主要设备见表3.反应池顶部进水，微孔曝气头在池体底部鼓气，曝气量由鼓风机额定流量控制.好氧颗粒污泥反应池采用厌氧-好氧交替运行的SBR系统，通过PLC系统实现自动控制.设计运行3周期/d，因来水量不足实际运行2周期/d，运行周期为12h，其中进水60