多孔载体生物反应器处理废水效果及性能研究

论文摘要

本文构建好氧‐厌氧‐好氧的生物膜反应器，在连续进水的条件下对生物载体的挂膜速度、有机物和氮的去除效果及不同温度下的污水处理特性进行了研究，实现有机物降解、低温脱氮及污泥减量化的目的。反应器运行360多天，停留时间18h，从低温下（15℃左右）启动反应器，COD的降解在较短的时间就能达到好的去除效果，不受温度的影响，稳定后COD的去除率能达到90％左右。由于反应器是低温下启动，微生物生长速率慢，尤其对温度敏感的硝化菌影响显著，直到温度达到20℃左右，NH4-N的去除率达到99％。TN的效果在运行稳定后达到65％，将沉淀池的污泥回流（R=100％）到厌氧池的1区域，脱氮效果达到70％-80％。折流板厌氧反应器，实现污泥原位减量的目的，污泥产率为0.0567g-SS·（g-COD）-1，为传统活性污泥的20.98％；同时具备了降解有机物、氮磷的性能，在低温下载体生物膜脱落时，起到很大的作用，保证好的出水效果。DGGE和454-焦磷酸测序分析表明反应体系微生物种群丰富，实现了有机物的降解及低温脱氮的目的。对载体微生物有机物降解及硝化的速率进行测定，结果表明，多孔载体可以很好的固定微生物，有机物的降解速率高。随着有机负荷的增加，载体微生物的硝化速率先增后降；而氨氮负荷的增加对硝化速率的影响不明显。当温度低于15℃，也能保证99％的硝化效果。折流板厌氧反应器可溶组分的分析表明，厌氧区截留污泥，微生物种群丰富，同时具备了为反硝化提供碳源、降解底物、污泥减量的性能。构建富集硝化菌的反应器，改性载体流化快、生物量丰富、硝化速率高，比不改性载体有明显的优势。接种污水处理厂污泥的A/O反应器，停留时间为9.8h，在低温下（10-16℃）很快稳定，并获得好的出水效果，但污泥减量不明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 废水的排放及处理与剩余污泥的产生
• 1.1.1 废水的排放及处理
• 1.1.2 废水生物处理技术及剩余污泥的产生
• 1.1.3 剩余污泥的处理和处置
• 1.2 生物移动床的研究进展
• 1.2.1 MBBR 的工艺原理
• 1.2.2 MBBR 应用现状
• 1.2.3 MBBR 存在的问题
• 1.3 生物载体的研究进展
• 1.3.1 影响生物载体性能的因素
• 1.3.2 良好生物载体具备的条件
• 1.3.3 生物移动床中各种载体的应用现状及问题
• 1.4 论文的研究目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究框架
• 第2章 好氧-厌氧-好氧反应器的构建及运行效果
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 反应器的构建及运行参数
• 2.2.2 水质分析方法
• 2.2.3 悬浮污泥浓度（MLSS）的分析方法
• 2.2.4 溶氧、pH 的测定
• 2.2.5 载体上生物量的测定
• 2.3 反应器运行参数测定
• 2.3.1 反应器内 DO、pH 的变化
• 2.3.2 反应器内悬浮污泥浓度的变化
• 2.3.3 反应器内载体生物量的变化
• 2.4 反应器的运行效果
• 2.4.1 有机物的去除效果
• 2.4.2 脱氮特性研究
• 2.4.3 除磷特性研究
• 2.5 厌氧折流板反应器的水质变化
• 2.6 反应器的污泥产率
• 2.7 本章小结
• 第3章 好氧-厌氧-好氧反应器的机理解析
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.2.1 胞外多糖（Extracellular Polymeric Substances，EPS）的测定
• 3.2.2 载体生物膜的扫描电镜及微电极分析
• 3.2.3 变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）
• 3.2.4 454‐焦磷酸测序
• 3.2.5 厌氧折流区变化分析
• 3.2.6 批式试验方法
• 3.2.7 最大好氧速率（OURmax）的测定
• 3.3 载体生物膜变化解析
• 3.3.1 EPS 的变化
• 3.3.2 溶氧微电极的表征
• 3.3.3 扫描电镜观察
• 3.4 微生物群落解析
• 3.4.1 聚合酶链式反应（PCR）和变性梯度凝胶电泳（DGGE）
• 3.4.2 454 焦磷酸测序
• 3.5 厌氧折流区变化解析
• 3.5.1 沿水流方向的水质变化
• 3.5.2 有机酸的生成
• 3.5.3 蛋白酶活和过氧化氢酶活的变化
• 3.5.4 污泥的死亡速率常数 kd的测定
• 3.6 批式试验研究
• 3.6.1 有机物的降解速率
• 3.6.2 氨氮的降解速率
• 3.6.3 负荷对硝化速率的影响
• 3.7 最大好氧速率（OURmax）的变化
• 3.8 本章小结
• 第4章 富集硝化细菌及 A/O 反应器的运行
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料和方法
• 4.2.1 反应器的构建及运行参数
• 4.2.2 硝化及反硝化速率的批式实验
• 4.3 硝化菌富集反应器的运行效果
• 4.3.1 载体生物膜的电镜分析
• 4.3.2 不同载体的硝化效果
• 4.4 厌氧‐好氧反应器的运行
• 4.4.1 反应器内 DO、pH 的变化
• 4.4.2 载体微生物和 EPS 的变化
• 4.4.3 反应器的运行效果
• 4.4.4 有机物降解、硝化和反硝化速率
• 4.5 本章小结
• 结论
• 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 水质分析方法