新活性污泥法处理效能及种群组成研究

论文摘要

活性污泥法是一种应用广泛的污水生物处理方法,但是在应用其处理废水的实际过程中,设施恶臭化,剩余污泥大量化,氮去除效果低已成为环境领域的难题。针对这一难题,新活性污泥法被重视并研究,新活性污泥法是通过添加矿质成份,强化Bacillus属细菌呈现优势的技术。利用新活性污泥法对污泥进行除臭,沉降性能增强,和除氮处理方面已有一些成功案例,但是大多数采用连续流处理系统。关于序批式系统的研究还很少,本试验实现了活性污泥法的处理效能的强化,对其工艺的作出调整,并对新活性污泥法的种群结构进行了分析探讨。主要研究内容和研究结果如下:本实验采取A/O工艺和新活性污泥法的复合工艺,采用序批式反应装置,西吾妻处理厂污泥和糊精系人工配水,以活性污泥系统做参照,考察新活性污泥系统的处理效能。选取西吾妻处理厂和北多摩处理厂两处污泥构建同样系统进行菌群强化实验,最终进行菌群解析。结果显示:对有机物去除效能考察,活性污泥法TOC去除率85%-96%之间,新活性污泥法TOC去除率在87%-97%之间,两系统在相同条件下运行,所以可知,新活性污泥法的TOC去除率高于活性污泥法。活性污泥系统BOD去除率在83.2-97.5%之间,新活性污泥BOD去除率在87.8-97.9%之间,。可以比较出,新活性污泥法BOD去除能力强于活性污泥法。对污泥转换率考察,活性污泥的污泥转换率为0.59 [mg-MLVSS / mg-S-BOD],新活性汚泥法的污泥转换率为0.70 [mg-MLVSS/mg-S-BOD];对活性污泥和新活性污泥进行成分分析,活性污泥中,C为40.2%、N为9.2%、H为5.9%,新活性污泥法中,C为44.8%、N为11.5%、H为6.5%。对污泥沉降性能考察,活性污泥系统稳定期SVI为200-250之间,新活性污泥系统SVI为70左右,新活性污泥法沉降性能良好。考察无机氮盐的转化,应用新活性污泥法硝化能力得到提高。菌群强化实验结果显示:通过两个处理厂的污泥确认新活性污泥法的硝化能力高于活性污泥法。因此进行菌群解析,T-RFLP分析表明,新型活性污泥中种群主要由Bacillus属组成占到28%,为优势种属,Flavobacteria占19%,Microbacterium oxydans占18%,Sphingobacteriaceae占15%,其他菌属的占20%。对污泥培养开始的污泥和活性污泥以及新型活性污泥的种群变化进行分析,在污泥培养的初始阶段,Flavobacteria为优势菌属,新型活性污泥法相对污泥初始阶段种群差异很大,与活性污泥的种群接近,其中Bacillus属由原始的污泥逐渐得到强化,表明添加矿质元素有利于Bacillus属种群的生长,Microbacterium oxydans数量减少。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题背景
• 1.2.1 研究意义
• 1.2.2 研究目的
• 1.3 国内外在该方向上的研究现状及分析
• 1.3.1 序批式活性污泥法的产生和发展
• 1.3.2 序批式活性污泥法变形工艺的研究
• 1.3.3 SBR工艺常见类型
• 1.4 日本新活性污泥法
• 1.4.1 活性污泥处理废水的实质
• 1.4.2 构成活性污泥的细菌和微生物
• 1.4.3 基本流程
• 1.4.4 Bacillus属细菌的特性
• 1.5 微生物分子生态学研究方法
• 1.5.1 rDNA序列同源性油田微生物鉴定及其种群组成分析中的应用
• 1.5.2 PCR扩增技术的应用
• 1.5.3 核酸探针杂交技术的应用
• 1.5.4 DNA指纹图谱技术
• 1.5.5 T-RFLP技术的基本原理及应用
• 1.6 主要的研究内容
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 反应器装置的构建
• 2.1.1 反应系统流程图
• 2.1.2 污泥来源
• 2.1.3 培养及运行程序
• 2.1.4 反应装置图
• 2.1.5 实验所需仪器及照片
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 MLSS、 MLVSS的测定（玻璃纤维滤过法）
• 2.2.2 污泥转换率
• 2.2.3 污泥的元素分析
• 2.2.4 有机碳化合物（燃烧红外法）
• 2.2.5 污泥沉降性
• 2.3 T-RFLP的试验操作和种群分析
• 2.3.1 DNA 的提取
• 2.3.2 细菌16S rDNA 片段的PCR 扩增和纯化
• 2.3.3 T-RFL P 试验
• 第3章 新活性污泥法人工配水矿质元素强化处理效能研究
• 3.1 反应系统影响因素
• 3.1.1 营养物质
• 3.1.2 水温
• 3.1.3 pH值
• 3.2 系统控制指标
• 3.2.1 表示活性污泥浓度的指标（MLSS和MLVSS）
• 3.2.2 污泥转换率
• 3.2.3 污泥成分分析
• 3.2.4 污泥的BOD容积负荷
• 3.2.5 污泥沉降性
• 3.2.6 含氮化合物的转化
• 3.3 本章小结
• 第4章 新活性污泥法不同污泥强化处理效能研究
• 4.1 TOC的测定结果
• 4.2 含氮化合物的转化
• 4.3 新活性污泥优势种群及组成分析
• 4.3.1 新活性污泥的优势种群分析
• 4.3.2 污泥强化过程的群落变化
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢