复合铁酶促活性污泥强化生物脱氮除磷现场试验及其机理分析

论文摘要

水体富营养化问题已成为备受瞩目的全球性环境问题。造成水体富营养化的根本原因是水体中氮、磷等营养性物质含量过高。控制氮、磷等营养性物质进入水体是解决富营养化问题的根本途径。随着水体富营养化问题的日趋严重,传统的脱氮除磷技术已无法满足严格的城镇污水排放标准,使大部分城镇污水处理厂面临脱氮除磷升级改造的任务。如何在现行生物脱氮除磷技术基础之上,进行高效深度脱氮除磷成为制约污水处理厂升级改造的重要技术难题。复合铁酶促活性污泥法技术通过铁离子介入微生物生化反应与能量代谢过程,强化铁离子参与电子传递作用与酶促反应激活剂作用,增强生物代谢反应活性,优化活性污泥絮体结构,提高生物脱氮除磷效率,从源头上解决生物脱氮除磷系统存在的诸多固有矛盾与瓶颈问题,为污水高效深度脱氮除磷技术开发提供新的思路和方法。本研究以处理实际城市污水的平行对比试验系统为研究对象,进行了复合铁酶促活性污泥强化生物脱氮除磷现场试验研究。分别考察了低温及不同碳源条件对复合铁酶促活性污泥法脱氮除磷效能的影响,同时从微生物活性、群落代谢特征等角度对复合铁酶促活性污泥生物脱氮除磷进行了机理研究,为复合铁酶促活性污泥法技术的开发奠定理论基础。研究结果表明:（1）在低温条件下,系统启动阶段复合铁酶促活性污泥系统硝化功能能够较快恢复并达到稳定。稳定运行阶段,复合铁酶促活性污泥系统及对比系统NH4+-N平均去除率分别为98.4%、97.8%,PO43--P平均去除率分别为为75.8%、45.3%, TP平均去除率分别为75.3%、56.3%。（2）投加葡萄糖与乙酸钠混合性外加碳源时,复合铁酶促活性污泥系统较对比系统比反硝化速率高14.3%,复合铁酶促活性污泥系统与对比活性污泥系统出水NO3--N平均值分别6.34mg/L、8.20 mg/L,复合铁酶促活性污泥工艺对磷的去除效果较对比活性污泥略有提高。投加乙酸钠为单一外源性碳源时,复合铁系统及对比系统出水NO3--N平均值分别为6.10mg/L、8.33 mg/L,复合铁酶促活性污泥系统较对比系统比反硝化速率高14.7%,复合铁系统较对比系统PO43--P去除率提高7.9%,TP去除率提高6.0%。甲醇为单一外源性碳源时,复合铁系统与对比系统出水NO3--N平均值分别为6.24mg/L、8.55 mg/L,复合铁酶促活性污泥系统较对比系统比硝化速率高22.4%,复合铁系统PO43--P去除率较对比系统高8.1%,TP去除率高8.9%。静态过程实验表明,好氧反应时复合铁系统PHB分解速率及磷的吸收速率明显高于对比系统。复合铁酶促活性污泥系统对不同碳源性营养物质的利用表现出更高的稳定性及更强适应能力。（3）乙酸钠为外源性碳源时,复合铁酶促活性污泥系统及对比活性污泥系统最适投加量分别为30 mgCOD/L、50 mgCOD/L;甲醇为外源性碳源时,复合铁酶促活性污泥系统及对比活性污泥系统最适投加量均为50 mgCOD/L。（4）复合铁酶促活性污泥的脱氢酶活性、电子传递体系活性与对比活性污泥对比分别提高了24.4%、54.5%。SOUR表征的微生物活性与系统的硝化反应过程有良好的相关性,复合铁酶促活性污泥初始SOUR值大于对比活性污泥,且硝化反应较早达到稳定。（5）复合铁酶促活性污泥的AWCD值及其增长速度高于对比活性污泥,复合铁酶促活性污泥系统中微生物活性较强,代谢较快。两种活性污泥的优势碳源是胺类,除胺类外,两系统活性污泥主要利用氨基酸和糖类。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 我国水环境污染及污水处理现状
• 1.1.1 我国水环境污染现状
• 1.1.2 我国污水处理发展现状
• 1.2 生物脱氮除磷技术发展现状
• 1.2.1 生物脱氮除磷基本原理
• 1.2.2 生物脱氮除磷工艺
• 1.3 复合铁酶促活性污泥法生物脱氮除磷技术
• 1.3.1 复合铁酶促活性污泥法技术原理
• 1.3.2 复合铁酶促活性污泥法脱氮除磷技术研究现状
• 第2章 课题研究背景、内容与方法
• 2.1 课题来源
• 2.2 研究目的及意义
• 2.3 研究内容
• 2.4 水质指标及检测方法
• 2.4.1 水质指标及检测方法
• 2.4.2 PHB 检测方法
• 2.4.3 糖原检测方法
• 2.4.4 微生物活性指标检测方法
• 2.4.5 SOUR 的分析方法
• 2.4.6 Biolog 分析方法
• 第3章 低温条件下复合铁酶促活性污泥脱氮除磷能力与效率研究
• 3.1 试验装置与试与验方法
• 3.1.1 实验装置
• 3.1.2 试验用水水质
• 3.2 试验结果与讨论
• 3.2.1 复合铁酶促活性污泥系统脱氮除磷运行效果的分析
• 3.2.2 复合铁酶促活性污泥生化反应过程及氮、磷转化规律
• 3.3 本章小结
• 第4章 外源性碳源对复合铁酶促活性污泥脱氮除磷能力与效率影响研究
• 4.1 葡萄糖和乙酸钠混合性碳源对复合铁酶促活性污泥系统脱氮除磷效果的影响
• 4.1.1 系统运行脱氮效果与分析
• 4.1.2 系统运行除磷效果与分析
• 4.1.3 系统运行有机物去除效果与分析
• 4.2 以乙酸钠作为单一外源性碳源对系统脱氮除磷的影响研究
• 4.2.1 系统运行脱氮效果与分析
• 4.2.2 系统运行除磷效果与分析
• 4.2.3 系统去除有机物污染物效果与分析
• 4.3 以甲醇为单一外源性碳源对系统脱氮除磷的影响研究
• 4.3.1 系统运行脱氮效果与分析
• 4.3.2 系统运行除磷效果与分析
• 4.3.3 系统运行有机物去除效果与分析
• 4.4 不同外源性碳源对两活性污泥系统氮、磷转化规律的影响
• 4.4.1 不同外源性碳源条件下复合铁酶促活性污泥系统硝化与反硝化规律研究
• 4.4.2 不同外源性碳源条件下复合铁酶促活性污泥系统除磷规律研究
• 4.5 不同外源性碳源用于反硝化脱氮的优化研究
• 4.6 本章小结
• 第5章 复合铁酶促活性污泥生物活性及生物群落代谢特征研究
• 5.1 复合铁酶促活性污泥微生物活性研究
• 5.1.1 复合铁酶促活性污泥小试系统微生物活性分析
• 5.1.2 复合铁酶促活性污泥好氧反应过程中微生物活性的变化分析
• 5.2 复合铁酶促活性污泥微生物群落代谢特征研究
• 5.2.1 AWCD 变化曲线
• 5.2.2 活性污泥对不同种类碳源的利用
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢