低强度超声波强化污水生物处理的试验研究

【摘要】： 我国城市化进程加快使水环境恶化状况加剧,经济实力薄弱又限制了国家对污水处理的高额投入,因此,开发经济高效的污水处理技术对于促进我国污水处理事业的可持续发展尤为重要。本文结合活性污泥法及超声波技术的特点,将低强度超声波引入活性污泥法污水处理过程中,对低强度超声波辐射强化活性污泥法处理污水的可行性及其作用机理进行了试验研究。获得的主要结论如下: ①不同超声参数组合预处理对活性污泥降解有机物效能影响较大,研究结果发现,低强度超声波辐射可以改变污泥和反应体系的性质,对污泥吸附有机物的过程产生影响。当超声参数组合为:频率28kHz,功率10W,辐射时间5min时,超声辐射可提高污泥的初期吸附性能,但不适当的超声参数反而可能降低活性污泥对废水有机物的初期吸附性能。对污泥吸附性能影响的显著因素为功率,辐射时间次之,频率的影响最小。 ②采用适当参数的低强度超声辐射能显著增强污泥活性,提高活性污泥对污水有机物去除率。研究结果表明,当采用频率21kHz,功率密度20W/L和辐射时间5min的超声波对污泥(作用污泥MLSS为6000mg/L)进行预处理后与污水混合,曝气6h后可使反应器SCOD去除率(97.7%)较对照反应器(93.9%)提高3.8%。 ③通过对ERIC-PCR指纹图谱的分析发现,低强度超声波预处理不会立即改变污泥微生物群落组成结构,但可能使一些微生物的生长受到抑制,使污泥胞外聚合物(EPS)组成成分含量发生明显变化,从而改变污泥的生长微环境。试验发现当采用频率21kHz和28kHz,功率密度20W/L和40W/L,辐射时间10min的参数对活性污泥进行超声预处理后,污泥EPS中多糖含量均明显小于对照,仅为对照的77.6%~90.4%;而蛋白质含量高于对照,为对照的110.0%~133.5%;并且污泥MLVSS/MLSS的比值逐步上升,微生物的细胞合成能力得到了增强,因此低强度超声辐射强化污水处理的过程是促进效应和抑制效应共同作用下的综合结果。 ④低强度超声波辐射能造成活性污泥絮体结构松散化,使污泥絮体平均粒径变小,污泥表面积增大,增加固液间接触面积,强化氧的微观传质,增强污泥生物活性,从而达到了强化污水处理的目的。 【关键词】：低强度超声波 超声参数 活性污泥法 强化机制 生物活性
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-22
• 1.1 我国水污染现状概述8-10
• 1.1.1 我国水环境现状8-9
• 1.1.2 我国城市污水处理现状9-10
• 1.2 活性污泥法处理污水的强化技术研究进展10-16
• 1.2.1 活性污泥法净化机理10-12
• 1.2.2 活性污泥法处理污水的影响因素12-13
• 1.2.3 活性污泥法的强化技术研究进展13-16
• 1.3 超声波技术在污水处理中的应用16-20
• 1.3.1 超声波的作用机理16-19
• 1.3.2 超声波在污水处理中的应用19-20
• 1.4 课题的提出及主要研究内容20-22
• 2 研究方法22-30
• 2.1 试验材料22
• 2.1.1 污泥的培养22
• 2.1.2 人工污水的配制22
• 2.1.3 试验污泥的制备22
• 2.2 试验仪器与装置22-24
• 2.3 分析测试项目与方法24-30
• 2.3.1 污泥SOUR 的测定24-25
• 2.3.2 污泥对污水中有机物的吸附能力测定25-26
• 2.3.3 污泥胞外聚合物（EPS）提取和成分分析26-27
• 2.3.4 污泥微生物群落结构的分子生物学分析27-28
• 2.3.5 其他指标的测定28-30
• 3 低强度超声波预处理对活性污泥降解有机物过程的影响研究30-44
• 3.1 试验目的30
• 3.2 低强度超声辐射预处理对污泥吸附有机物性能的影响研究30-36
• 3.2.1 超声预处理参数的确定30-34
• 3.2.2 进水有机物浓度对污泥吸附量的影响研究34
• 3.2.3 污泥生物活性对吸附的影响研究34-36
• 3.3 低强度超声预处理对活性污泥好氧代谢的影响研究36-43
• 3.3.1 试验目的36
• 3.3.2 试验设计36-37
• 3.3.3 试验结果及分析37-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 低强度超声波强化活性污泥法处理污水的试验研究44-62
• 4.1 试验目的44
• 4.2 不同超声参数预处理对污水生物处理的影响44-51
• 4.2.1 超声波预处理对污水生物处理强化效果的持续性44-47
• 4.2.2 超声参数组合以及污泥浓度对强化效果的影响47-49
• 4.2.3 最佳参数组合在不同周期的强化效果研究49-51
• 4.3 低强度超声强化活性污泥工艺的连续试验51-61
• 4.3.1 试验设计51-52
• 4.3.2 超声辐射对反应器出水水质的影响研究52-55
• 4.3.3 超声辐射对污泥生物结构的影响研究55-59
• 4.3.4 超声辐射对污泥微生物群落的影响研究59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 5 低强度超声波强化污水生物处理的机理研究62-72
• 5.1 试验目的62
• 5.2 低强度超声波预处理对活性污泥性质的影响62-68
• 5.2.1 试验设计62-63
• 5.2.2 试验结果及分析63-68
• 5.3 低强度超声波预处理对活性污泥生物群落结构的影响68-70
• 5.3.1 试验设计68
• 5.3.2 试验结果与分析68-70
• 5.4 本章小结70-72
• 6 结论及建议72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 存在的问题及建议73-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-82
• 附录82

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