好氧颗粒污泥的培养及处理味精废水研究

2.2好氧颗粒污泥反应器在味精废水处理中的应用

2.2.1 好氧颗粒污泥反应器处理味精废水效果分析

将上述运行稳定的好氧颗粒污泥系统用于处理味精废水，为了让在模拟废水条件下形成的颗粒污泥逐渐适应味精废水水质，实验过程中以模拟废水（COD、NH4+-N浓度分别为1200mg/L、120mg/L）为进水基底，不断提高进水中味精废水的配入比（配入比=味精废水中COD质量/进水COD总质量）。科技论文，同时硝化反硝化。

图7 处理味精废水过程中COD的去除效果

fig 7 The degradation of organicmatter in treat the monosodiumglutamate wastewater phases

如图7所示，随着味精废水的配入，反应器对COD的去除率不断下降。味精废水配入比低于50%时，反应器出水COD浓度低于100mg/L，且COD的去除率稳定在95%左右，具有较高的处理效率。继续提高味精废水的配入比，出水COD浓度开始出现升高的趋势，当配入比达到90%时，出水COD浓度高于100mg/L。第36d味精废水完全取代模拟废水作为进水，COD的去除率由之前的95%降至90%。在随后的运行过程中，COD容积负荷保持在3.2kg/m3·d， COD去除率稳定在90%，出水COD低于130mg/L。

图8 处理味精废水过程中NH4+-N的去除效果

fig 8 The degradation of ammonium intreat the monosodiumglutamate wastewater phases

图9 处理味精废水过程中TN的去除效果

fig 9 The degradation of TN in treat the monosodium glutamate wastewaterphases

如图8和9所示，在配入味精废水前，好氧颗粒污泥反应器氨氮去除率为99%，总氮的去除率为75%。随着味精废水的配入，氨氮的去除率保持在99%以上，较之前没有明显变化；在配入味精废水的初期，总氮的去除率由之前的80%降至70%，出水TN浓度高于40mg/L，随着配入比的不断提高，污泥对味精废水不断适应，系统对总氮的降解能力提高，第36d味精废水完全取代人工模拟废水作为进水，此时对总氮的去除率高于85%，出水总氮浓度在20mg/L左右。随后的运行过程中，该好氧颗粒污泥反应器对氨氮、总氮的去除较为稳定，出水氨氮和总氮浓度分别低于1mg/L和20mg/L，去除率分别稳定于99%和85%，并未随着进水水质的波动而变化。科技论文，同时硝化反硝化。

2.2.2 典型周期内对污染物的降解规律分析

图10 典型周期内COD、NH4+-N、TN、DO和pH值的变化

fig 10 The change of COD、NH4+-N、TN、DO and pH in one cycle

为了了解在运行过程中污染物的降解规律，实验研究了好氧颗粒污泥反应器一个典型周期内污染物去除过程中各参数的变化规律，并将曝气时间由5.5h延长至8.5h，以找出最佳曝气时间。科技论文，同时硝化反硝化。如图10所示。

从COD浓度变化曲线看，曝气30min后系统内的COD浓度由649.14mg/L迅速降至298.52mg/L，该阶段对COD的去除主要依靠污泥的吸附作用，紧接曝气1hCOD浓度降至165.58mg/L，随后的7h曝气过程中COD的浓度变化不大。

NH4+-N在1~5.5h内持续被降解，但由于高COD浓度对硝化反应的抑制，前1h硝化速率较慢，使得反应器内NO2-和NO3-浓度较低，因此，虽然反应初期反应器内的COD浓度较高，但系统对总氮的去除率较低。1h后，系统内的溶解氧浓度提高至2~4mg/L，硝化作用增强，氨氮被大量转化为亚硝态氮和硝态氮，在此期间总氮浓度快速降低，尤其在3.5~4.5h间。4.5h后，溶解氧浓度提高到5mg/L左右，反应器内NH4+-N基本完全被降解，系统对总氮的去除率再次降低。从上述分析中我们发现即使系统内COD浓度基本不变的情况下，系统中的反硝化过程仍然在继续。对于这一现象我们认为：进水后，短时间内COD被吸附到颗粒污泥中，这些被吸附的COD部分被微生物存储起来，在外界碳源缺乏时可以被用作微生物生长和代谢的能量来源，从而保证了反硝化菌在相对较长的时间内也能获得较充足的碳源。

整体来看，氨氮、COD和总氮的浓度曝气5.5h后均达到了较低水平，在随后的曝气过程中，除了总氮有明显的去除外，COD和氨氮的去除均不明显，综合考虑曝气时间及污染物的去除情况，选择最佳曝气时间为6.5h。

2.2.3处理味精废水后的好氧颗粒污泥形态

图11 处理味精废水的好氧颗粒污泥系统内颗粒污泥形态

fig 11 Morphology of aerobic granular sludgeafter treat the monosodiumglutamate wastewater

如图11所示，处理味精废水后的好氧颗粒污泥较人工模拟废水条件下形成颗粒污泥的形态出现了明显的变化。科技论文，同时硝化反硝化。处理味精废水后由于味精废水色度影响颗粒污泥颜色由之前的黄色变成褐色；颗粒的粒径由之前的0.8~2.5mm减小到了0.6~1.8mm；颗粒形状更加规则、表面更加光滑，结构也更加密实。在处理味精废水过程中，反应器内的污泥浓度维持在7.8~8.2mg/L，SVI稳定于30ml/g，未出现颗粒污泥解体的现象。

3 结论

（1）以厌氧颗粒污泥为接种污泥，采用模拟废水在SBR反应器中经过35d的驯化培养，获得了成熟的好氧颗粒污泥。成熟的颗粒污泥系统MLSS保持在8.0g/L，SVI低于30ml/g，颗粒粒径0.8~2.5mm。通过扫描电镜观察，从颗粒表面到内部微生物组成出现了明显的分层，颗粒表面以球菌和短杆菌为主；颗粒内部结构较致密，仅有少量的球菌附着；而中间层以较长的杆菌为主。

（2）模拟废水条件下驯化的成熟的好氧颗粒污泥，在进水COD、NH4+-N浓度分别为1600mg/L、160mg/L时，COD、NH4+-N的容积负荷分别为3.2kg/m3·d、0.32kg/m3·d，出水COD、NH4+-N、TN浓度分别小于40mg/L、1mg/L、35mg/L，去除率分别高于95%，99%，75%，具有较高的污染物去除效率，同时实现了同步硝化反硝化。

（3）在模拟废水中不断提高味精废水的配入比，直至味精废水完全取代模拟废水作为进水的过程中，颗粒粒径减小为0.6~1.8mm，颜色由黄色变为褐色，颗粒结构更加密实，颗粒表面更加光滑，反应器内的MLSS保持在7.8~8.2mg/L，SVI保持在30ml/g，。

（4）好氧颗粒污泥系统对味精废水的处理，当保持COD、NH4+-N的容积负荷分别为2.4kg/m3·d、0.24kg/m3·d时，COD、NH4+-N、TN去除率分别高于90%、99%、85%，出水COD、NH4+-N、TN浓度分别低于130mg/L、1mg/L、25mg/L，达到了国家对味精废水的排放标准：COD（200mg/L）、NH4+-N（20mg/L）。证实好氧颗粒污泥系统对味精废水的具有较高的处理效率。

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