1、升流式厭氧活性污泥床(UASB)工藝廣泛應用于生活污水處理,其重要優(yōu)勢在于能夠形成沉降性能好、生物量高的厭氧顆粒污泥。然而,污泥顆?；莻€相對復雜的過程,容易受到多種因素的影響。在低濃度廢水、低溫條件下,UASB反應器的啟動是難點。本研究中,針對傳統(tǒng)升流式厭氧反應器(如UASB反應器)在低濃度廢水處理中存在的污泥-廢水傳質不佳、顆粒污泥形成緩慢、啟動時間長、甲烷回收效率低等缺點,構建了沉降式污泥循環(huán)厭氧反應器,并對其運行效果和影響因素進

2、行了研究。
　　試驗中,通過分析沉降式污泥循環(huán)對傳質、顆粒污泥形成和甲烷回收的影響,揭示了污泥顆?；图淄楫a(chǎn)生、傳輸?shù)淖饔脵C理。基于水力學和流體力學理論,應用ANSYS Fluent流態(tài)模擬軟件,分析了反應器內部流態(tài)及污泥分布的變化。另外,利用高通量測序分析了啟動階段沉降式污泥循環(huán)對微生物群落結構和豐度的影響。
　　在小試試驗中,研究結果表明,沉降式污泥循環(huán)的應用使得污泥-廢水逆向流動,極大地改善了反應器內廢水-污泥混合條件

3、,增強了廢水-生物質傳質。通過增強廢水-生物質傳質和剪切力,加速了低溫、低負荷條件下厭氧顆粒污泥的形成。研究表明,經(jīng)過58天的培養(yǎng)后,實現(xiàn)了污泥顆?；ｎw粒污泥沉降性能良好,沉降速度(SV)達到48m/h,比產(chǎn)甲烷活性(SMA)達到0.464kg CH4COD/kg·VSS·d。反應器運行穩(wěn)定,溶解性化學需氧量(SCOD)去除率超過90％。沉降式污泥循環(huán)的引入顯著改善了液體-氣體傳質,促使廢水中的溶解態(tài)甲烷向氣態(tài)甲烷轉變,降低了廢水中溶

4、解性甲烷濃度及甲烷過飽和度,甲烷回收效率達到79％。掃描電鏡(SEM)分析表明,啟動階段污泥表面形態(tài)和微觀結構發(fā)生了顯著改變。高通量測序分析表明,啟動完成后,微生物多樣性明顯增加。在門和屬水平,微生物群落結構差異顯著,包括Proteobacteria、Bacteroidetes、Tolumonas和Desulfomicrobium在內的多種微生物的豐度發(fā)生了明顯改變。流態(tài)模擬分析表明,在沉降式污泥循環(huán)的作用下,污泥處于懸浮狀態(tài)并且均勻的

5、分布在反應區(qū)內。
　　在中試試驗中,研究結果表明,反應器耐沖擊負荷能力較強,63天的運行后即完成了啟動,反應器內顆粒污泥沉降性能良好,SCOD去除率達到78.8％。然而,在低進水負荷、低溫條件下,甲烷產(chǎn)量較低且甲烷過飽和度(1.17-1.21)較大,甲烷損失達到40.17-47.85％,影響了甲烷的回收與利用。生產(chǎn)性試驗結果表明,即使是在冬季低溫環(huán)境下(5-20℃),平均SCOD去除率超過70％(最高時達到85.5％),表現(xiàn)出對市