Mg2+对好氧颗粒污泥培养的影响及其除磷机理研究

论文摘要

好氧颗粒污泥是近几年发现的在好氧条件下自发形成的细胞自身固定化颗粒。由于其具有规则的、密实的、坚固的微生物结构,良好的沉降性能,较高的微生物量,以及较强的抗冲击负荷能力,能够实现同步脱氮除磷等优点,具有较好的研究价值和应用前景,受到了国内外学者的广泛关注。本课题立足于国内外好氧颗粒污泥的培养的最新研究成果,在三个SBR系统中分别投加0、10和100 mg/L的镁离子,以研究镁离子对好氧颗粒污泥形成的影响。在成功培养出具有同步除磷脱氮功效的好氧颗粒污泥后,研究了其对氮、磷及有机物的去除效果,探讨稳定运行阶段好氧颗粒污泥实现同步除磷脱氮的微生物机理。结果表明,镁离子的添加有利于颗粒污泥的形成,促进了各种微生物的生长,使得污泥浓度比未添加的要高,并且促进了胞外多糖的生成。10 mg/L的Mg2+更有利于颗粒污泥的形成和成长,其颗粒化程度高且平均粒径大,使颗粒污泥的启动时间从32天缩短到18天,而100 mg/L的Mg2+对颗粒污泥的促进不如10 mg/L的明显。为实现同步除磷脱氮,以好氧颗粒污泥为研究对象,通过对SBR反应系统运行参数进行调控,在温度为25℃、pH值为78,厌氧反应90 min、好氧反应240 min的运行条件下进行了研究。该系统连续运行85天的结果表明,系统处于稳态时,好氧颗粒污泥对氮、磷和有机碳具有非常稳定的去除效果。当进水氨氮、磷和COD浓度分别为2550 mg/L,525 mg/L和370500 mg/L时,经颗粒污泥系统处理后,颗粒污泥对总无机氮、磷、COD的平均去除率分别达到91%、94%和90%。同时大量反硝化聚磷菌与硝化菌在颗粒污泥中共存并富集,反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的比率达到83.3%。更为重要的是反硝化聚磷菌在吸磷的同时可以进行反硝化脱氮,利用其体内PHB的“一碳两用”来实现同步除磷脱氮,不仅解决了反硝化细菌和聚磷菌对碳源需要的矛盾,达到了节省废水中的有机碳源和节省能源的双重目的,而且减少了剩余污泥量,这对低C/N比废水的同步除磷脱氮是非常有利的,无疑会对污水生物除磷脱氮的工程实践产生深远影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 好氧颗粒污泥的国内外研究进展
• 1.1.1 国外好氧颗粒污泥的研究进展
• 1.1.2 国内研究进展
• 1.2 好氧颗粒污泥的基本特点
• 1.2.1 好氧颗粒污泥的形态
• 1.2.2 密度、沉降性能和强度
• 1.2.3 好氧颗粒污泥的活性
• 1.2.4 化学组成及生物学特征
• 1.3 好氧颗粒污泥形成的影响因素
• 1.3.1 反应器的类型
• 1.3.2 接种污泥
• 1.3.3 有机负荷
• 1.3.4 水力剪切力
• 1.3.5 沉降时间
• 1.3.6 进水基质类型
• 1.3.7 水力停留时间
• 1.3.8 选择压
• 1.3.9 基质匮乏期
• 1.3.10 多价阳离子或载体
• 1.3.11 抑制物质
• 1.3.12 溶解氧（DO）、温度和pH
• 1.4 好氧颗粒污泥的形成机理
• 1.4.1 晶核假说
• 1.4.2 胞外多聚物假说
• 1.4.3 自凝聚原理
• 1.4.4 细胞表面疏水性假说
• 1.4.5 丝状菌假说
• 1.5 论文的主要研究内容
• 第2章 废水生物除磷技术
• 2.1 概述
• 2.2 生物除磷原理：PAOS 原理
• 2.3 生物除磷的影响因素
• 2.3.1 碳源的影响
• 2.3.2 溶解氧浓度的影响
• 2.3.3 厌氧区硝态氮的影响
• 2.3.4 污泥龄（SRT）的影响
• 2.3.5 pH 值和温度
• 2.4 生物除磷法
• 2.4.1 A/O 工艺
• 2/O 工艺）'>2.4.2 厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺（A²/O 工艺）
• 2.4.3 Phostrip 工艺
• 2.4.4 Phoredox（Bardenpho 工艺的改良型）
• 2.5 生物除磷脱氮新技术——反硝化除磷技术
• 2.5.1 反硝化除磷机理
• 2.5.2 反硝化除磷的主要影响因素
• 2.5.3 反硝化除磷工艺
• 2.5.4 实现反硝化除磷新途径——颗粒污泥法
• 2+对好氧颗粒污泥培养的影响'>第3章 Mg²⁺对好氧颗粒污泥培养的影响
• 3.1 引言
• 2+的影响'>3.1.1 Mg²⁺的影响
• 2+的影响'>3.1.2 Ca²⁺的影响
• 2+的影响'>3.1.3 Fe²⁺的影响
• 3+的影响'>3.1.4 Al³⁺的影响
• 3.2 试验材料与方法
• 3.2.1 试验用水和接种污泥
• 3.2.2 试验装置及运行方法
• 3.2.3 分析项目和分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 污泥颗粒外观形态变化
• 3.3.2 镁离子浓度对颗粒化程度和颗粒污泥尺寸的影响
• 3.3.3 SS 和SVI 变化
• 3.3.4 COD 去除率
• 3.3.5 胞外多聚物含量的变化
• 3.4 结论
• 第4章 好氧颗粒污泥的除磷机理研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验材料与方法
• 4.2.1 试验方案
• 4.2.2 试验装置及运行方法
• 4.2.3 确定反硝化聚磷菌比例的方法
• 4.2.4 进水水质
• 4.2.5 分析项目和方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 长期运行中COD、TIN、TP 的变化
• 4.3.2 颗粒污泥同步除磷脱氮机理的分析
• 4.3.3 反硝化聚磷菌在好氧颗粒污泥中的比例
• 4.4 结论
• 结论与研究展望
• 结论
• 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录 B COD 微波消解滴定法