论文题目: 反硝化除磷系统基质转化和生物特性初探
论文类型: 硕士论文
论文专业: 环境工程
作者: 丁彩娟
导师: 吉方英
关键词: 污水处理,生物除磷脱氮,反硝化除磷
文献来源: 重庆大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在传统生物除磷脱氮中,由于反应环境的差异以及微生物的不同,除磷和脱氮被认为是相互矛盾彼此竞争的过程,主要矛盾表现在基质的竞争等问题上。而反硝化除磷脱氮系统利用PHB 作为碳源同时为磷的吸收和硝酸盐的反硝化提供能源和电子供体,合二为一,减少了脱氮和吸磷的双重碳耗。本论文以SBR 系统为对象主要研究了污泥龄、进水COD 浓度及硝酸盐浓度等因素对反硝化除磷脱氮的影响;研究了在SBR 系统中PHB 的转化与反硝化除磷脱氮过程的关系,并进一步探讨了在缺氧阶段PHB 的消耗与吸磷量、脱氮的定量关系;初步研究了反硝化除磷脱氮污泥的反硝化和除磷特性;本论文最后探索了反硝化除磷脱氮的代谢机理及动力学模式。得出以下主要结论: 反硝化聚磷的影响因素试验研究表明在污泥龄SRT=30d,进水COD=220～300mg/l,进水PO3-4-P=5.20～9.36mg/l,缺氧段NO-3-N=25mg/l,可以获得良好的反硝化除磷脱氮效果。试验发现提高缺氧段的硝酸盐浓度不仅有利于磷的快速去除,而且可以改善进水高COD 浓度对反硝化除磷的影响。在反硝化吸磷系统中磷的吸收和硝氮的反硝化呈良好的线性关系:ΔPO43--P=0.52ΔNO-3-N-0.17,即每转化2mgNO-3-N 可以促进1mgPO3-4-P 的吸收。本试验证实了PHB 可作为内碳源进行反硝化除磷脱氮,实现了一碳两用的除磷脱氮方式,缓解了反硝化和厌氧释磷对低分子有机物的竞争。试验发现缺氧段PHB 的变化与除磷脱氮率呈良好的线性关系:ηp=7.05ΔPHB+33.99,ηN=5.94ΔPHB+50.87,PHB 的变化与除磷量、脱氮量有典型的指数关系:△P =2.22e0.025?PHB,△N =4.45e0.025?PHB ;反应体系能否在厌氧阶段提供充足的低分子脂肪酸（VFA）直接关系着活性污泥反硝化除磷的能力。反硝化除磷系统活性污泥的比耗氧速率SOUR 试验结果表明,活性污泥经过厌氧、缺氧“压抑”环境之后,污泥的活性变差,要保持污泥的活性,必须维持一定的曝气比。本试验研究发现反硝化除磷系统曝气时间在整个运行周期时间中比例只占6%时,反硝化除磷系统仍然具有理想的微生物生态。通过对反应阶段建立物料平衡方程,得出各污染物质的数学模型,并对该数学模型进行计算求解。结果表明数学模型的计算值与试验值基本吻合,对计算不同时间的有机物和氮磷浓度具有一定的使用价值。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
1 概述
1.1 研究背景
1.1.1 水体富营养化现状及发展趋势
1.1.2 氮磷污染与水体的富营养化
1.1.3 城市污水的除磷脱氮方法
1.1.4 生物除磷和生物脱氮过程的矛盾和竞争
1.1.5 课题的提出和课题来源
1.2 生物除磷系统的研究动态
1.2.1 生物除磷的生化过程
1.2.2 聚磷微生物的种类及其特性
1.2.3 聚磷菌体内的高分子聚合物及其作用特性
1.3 生物脱氮系统的研究动态
1.3.1 生物脱氮机理
1.3.2 硝化和反硝化菌的种类及其特性
1.3.3 新型生物脱氮机理简述
1.4 反硝化除磷系统的研究现状
1.4.1 反硝化除磷理论
1.4.2 反硝化除磷工艺技术
1.4.3 反硝化除磷微生物的研究
1.5 本论文的主要研究目的和内容
1.5.1 研究的目的和意义
1.5.2 主要研究内容
2 试验工艺与试验方法
2.1 试验工艺与试验设备
2.1.1 试验工艺与运行方式
2.1.2 试验设备
2.2 试验条件
2.2.1 试验水质
2.2.2 测试方法
2.3 主要研究内容与试验方法
2.3.1 污泥的驯化与培养
2.3.2 主要因素对反硝化除磷系统的影响试验
2.3.3 反硝化除磷系统基质转化特征研究试验
2.3.4 反硝化除磷系统污泥及微生物特性研究试验
3 主要因素对反硝化除磷系统的影响
3.1 污泥龄SRT 的影响
3.1.1 试验结果
3.1.2 结果分析
3.2 碳源有机物的影响
3.2.1 进水有机物COD 浓度对反硝化除磷的影响
3.2.2 厌氧段残留外碳源对缺氧段反硝化除磷的影响
3.3 缺氧段硝酸盐的影响
3.3.1 硝酸盐浓度对反硝化除磷的效果影响
3.3.2 硝酸盐浓度对反硝化除磷速率的影响
3.3.3 缺氧段脱氮量与除磷量的关系分析
3.3.4 硝酸盐作为最终电子受体的分析
3.4 本章小结
4 反硝化除磷系统基质转化特征
4.1 常用指标的周期变化特征
4.1.1 反硝化除磷系统的基质转化
4.1.2 反硝化除磷和传统生物除磷脱氮系统基质转化对比
4.1.3 结果分析
4.2 PHB 的转化和反硝化除磷脱氮过程
4.2.1 PHB 作为反硝化脱氮的碳源研究
4.2.2 生物除磷脱氮系统PHB 的周期变化特征
4.2.3 PHB 和反硝化除磷脱氮系统基质的同步转化
4.2.4 PHB 与基质转化历程结果分析
4.3 厌氧段低分子有机物消耗和PHB 积累的定量关系
4.4 缺氧段PHB 和氮磷转化的定量关系
4.4.1 缺氧段 PHB 和磷吸收的定量关系
4.4.2 缺氧段PHB 和脱氮转化的定量关系
4.5 本章小结
5 反硝化除磷系统污泥及微生物特性
5.1 反硝化除磷系统的污泥培养驯化特性
5.1.1 PAO 污泥的驯化与培养
5.1.2 PAO 污泥的反硝化除磷现象
5.1.3 DPB 污泥的驯化与培养
5.2 反硝化除磷活性污泥的反硝化和除磷特性
5.2.1 试验材料
5.2.2 试验方法
5.2.3 反硝化除磷污泥的除磷特性
5.2.4 反硝化除磷污泥的脱氮特性
5.2.5 反硝化除磷菌群特性分析
5.3 反硝化除磷系统活性污泥特性
5.3.1 反硝化除磷系统活性污泥生物相
5.3.2 反硝化除磷菌异染颗粒的染色特性
5.3.3 反硝化除磷活性污泥性能指标特性
5.3.4 反硝化除磷活性污泥的SOUR 活性
5.4 本章小结
6 反硝化除磷机制及动力学初探
6.1 反硝化除磷系统特性分析
6.1.1 反硝化除磷脱氮代谢机制
6.1.2 “ PHB”一碳两用低碳耗特性分析
6.1.3 NO-3-N 作为电子受体吸磷过程能量利用分析
6.2 反硝化除磷系统动力学初探
6.2.1 假设与限制条件
6.2.2 间歇反应器不同反应时段的一般数学模式
6.2.3 有机物去除动力学
6.2.4 反硝化除磷系统磷的释放与吸收动力学
6.2.5 反硝化除磷系统缺氧反硝化动力学
6.3 本章小结
7 结论及建议
7.1 主要结论
7.2 建议
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
独创性声明
学位论文版权使用授权书
发布时间: 2005-11-07
参考文献
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