论文摘要
A2／O工艺兼具脱氮和除磷功能，在水污染控制工程中发挥着巨大作用。但A2／O工艺由于自身多种因素的相互制衡，其脱氮除磷功能难以进一步提升，并影响到其应用范围和效益；城市合流污水C／N较低、难降解成份多和水质变化大的特点，对A2／O工艺的稳定运行也提出了新的问题。本论文依托上海市建委2007年重大科技攻关项目《污水处理升级改造工艺技术》（建科2007-007）开展研究，通过模拟上海市白龙港污水处理厂二期升级改造工程A2／O工艺，以城市合流污水为对象，重点研究：①外源条件（温度和F／M）对A2／O系统处理功能的影响；②强化ANAMMOX（Anaerobic AmmoniumOxidation）技术对A2／O系统处理功能的提升效果；③耦合生物指标（DHA、PHB、OUR、ATP和DNA分子标记）的监控体系及其在A2／O系统中应用可行性；④极端低C／N对A2／O系统处理功能的冲击效应及适宜的修复方法。本论文的目标是通过工艺调控、监控体系优化、异常修复研究，为城市合流污水A2／O处理系统的稳定、高效运行提供相关的技术依据。主要得出如下结论：（1）温度和F／M对A2／O系统处理功能的影响温度与A2／O工艺处理功能密切相关，季节更替对处理效果有一定影响。COD去除率在15℃～25℃范围内，由70％上升至85％，25℃以上可保证COD稳定和高效的去除效果。最佳脱氮温度范围约为25℃～30℃之间，TN去除率约70％，硝化率达95％，过高或过低的温度条件对脱氮功能均有抑制作用；温度变化对系统除磷效果影响较小，但是除磷功能易受到系统运行条件的影响，波动较大，平均去除率约50％。COD降解最佳F／M范围0．14～0．22gBOD5／gMLSS．d；反硝化最佳F／M范围0．125～0．23gBOD5／gMLSS．d；硝化最佳F／M范围0．14～0．28gBOD5／gMLSS．d；除磷最佳F／M范围是0．14～0．23gBOD5／gMLSS．d。综合COD去除、反硝化、硝化和除磷要求，实验最佳F／M介于0．14～0．22gBOD5／gM LSS．d之间，高于A2／O的常规设计标准0．10～0．15gBOD5／gMLSS．d。因此，对处理低C／N废水的装置而言，适度提高系统的F／M可提升其处理效能。（2）A2／O系统监控体系优化及其应用DHA、PHB、OUR、ATP和DNA分子标记分析技术优化了A2／O工艺传统监控体系，有利于从微生物生理生化活性和群落结构演替角度解析A2／O系统功能变化的过程机制，并准确和灵敏地评价A2／O系统的即时运行状态。稳定高效的A2／O系统其对应的DHA介于30,4alTF／gTSS．h之间，DHA含量过高和过低时出水水质恶化，DHA上限值约为60mgTF／gTSS·h左右。稳定高效的A2／O系统中厌氧池RHB含量介于23～28mg／gMLSS之间，提高温度和F／M对RIB合成有促进作用，平均约消耗140mgPHB去除1mg磷。A2／O实验系统的OUR值介于7．1～13．3mgO2／gMLSS·h，硝化OUR介于0．88～2．95mgO2／gMLSS·h之间。温度与OUR及硝化OUR成正相关，高F／M可增加OUR，但同时会降低系统的硝化OUR，导致硝化功能恶化。ATP可表征活性污泥中活体微生物数量的增减，A2／O实验系统的ATP含量介于1．14～1．86mg／gMLSS，上限约为2．08mg／gMLSS，温度和F／M对ATP的影响与微生物的生长繁殖有关。PCR-DGGE可有效分析A2／O系统中氨氧化细菌AOB（Ammonia-OxidizingBacteria）和硝化细菌NOB（Nitrite-Oxidizing Bacteria）群落结构的动态变化。温度的变化对硝化菌群落结构影响较大，低温时多样性相对丰富，高温时群落结构相对稳定，其中AOB2、AOB4和AOB6在AOB菌群中占优势种，NOB菌群以Nitrobacter为主，优势种为Nb7、Nb8和Nb9，Nitrospira优势种主要为Np2；F／M<0．15 BOD5／gMLSS·d时有利于硝化菌群的生长，F／M>0．32BOD5／gMLSS·d时适生种较少。不同F／M条件下AOB优势种为AOB2、AOB4和AOB6，Nitrobacter优势种为Nb1、Nb2、Nb4和Nb7，Nitrospira菌群优势种主要为Np6。（3）A2／O系统强化ANAMMOX的效能在A2／O系统曝气池中通过限制DO的方式可形成NO2--N积累，强化ANAMMOX反应，提高系统脱氮能力。强化ANAMMOX反应的兼氧池NH4+-N和TN去除率分别提高15个百分点和9个百分点，而系统TN的去除率提高约7个百分点。但采用限制DO的运行方式对COD和TP的去除有一定影响，同比条件下，COD去除率下降5个百分点，TP去除率下降1．4个百分点。ANAMMOX脱氮率约占A2／O系统TN去除率的21．9％，反应基质以NH4+-N和NO2--N为主，在反应过程中生成少量NO3--N，3者的比例约为1：1．256：0．155；最佳反应pH约为7．8～8．0；DO对ANAMMOX有抑制作用；温度对其反应速率影响较大，从30．6℃至24．6℃变化过程中，ANAMMOX反应速率由1．47mg／L·h降低至1．175mg／L·h。（4）低C／N冲击效应及修复技术C／N=3．5时可明显降低系统的硝化功能，C／N=1．2可使反硝化功能完全停止，同时降低COD和TP的去除功能，并导致污泥膨胀和产生“漂泥”。而采用加大回流比的方法可有效缩短修复时间，相同条件下NH4+-N去除率平均可提高20个百分点，TN去除率提高约7．4个百分点，COD去除率提高约5．4个百分点，但是该方法对修复系统除磷功能的作用不明显；提高F／M和降低SRT的修复方法可有效提高系统的处理功能，同比条件下NH4+-N去除率平均提高约5个百分点，硝化OUR提高7％，亚硝化OUR提高4．2％，TN去除率提高约4．7个百分点，COD去除率提高约7．4个百分点，TP的去除率提高约4．5个百分点。本论文通过对A2／O工艺的技术参数选择、监控方法优化和异常问题修复等方面的研究，为保障A2／O工艺处理低C／N城市合流污水的稳定和高效运行提供了可靠的科学依据，具有良好的应用前景。