反硝化除磷工艺与微生物学研究

论文摘要

为解决传统除磷脱氮工艺中存在的矛盾,加深对反硝化除磷机理的研究,推动双污泥除磷脱氮系统的实际应用,本课题以实际生活污水为处理对象,对连续流双污泥系统进行了长期试验研究,包括对设计参数选取,微生物培养驯化,运行工况参数选取和影响因素研究等。以及在此基础上,开展的一系列厌氧-缺氧静态烧杯试验、微生物学研究和有关动力学推导。研究取得的创新性成果主要有:①成功地实现了采用实际生活污水短期对连续流双污泥生物除磷脱氮系统的污泥培养和启动,并提出了系统启动的操作程序和控制因素。②为避免人工合成污水有机底物单一的缺点,本实验以实际生活污水为处理对象成功的开展了对连续流双污泥系统相关研究,在实现高效去除有机污染物的同时,又达到了同步高效去除氮磷的污水深度处理目的。提出了该系统C/N比、回流比、水利停留时间等最佳工艺参数,更具有实际应用的意义;③系统地进行了对反硝化除磷主要影响因素的研究,将系统中氮磷与聚磷菌内的聚合物的变化相结合,定性和定量地揭示了反硝化聚磷污泥的特性和反硝化除磷的影响规律;完善了反硝化除磷机理,合理的阐释了反硝化除磷的现象,科学地描述了反硝化除磷的工艺过程。④通过反硝化除磷微生物学研究,成功分离出多株反硝化聚磷菌,并分别对各株菌的聚磷能力给出定量描述。提出了反硝化聚磷菌的筛选方法,为反硝化除磷研究和工艺检测提供了依据。首先进行的是连续流双污泥系统对有机物及氮磷去除特性的研究。双污泥系统是将厌氧、缺氧反应器与接触氧化式硝化反应器相结合。硝化菌与反硝化聚磷菌彻底分开,互不混合。反硝化聚磷污泥在厌氧-缺氧反应器内循环,而硝化污泥独自循环。反硝化聚磷污泥在厌氧池吸收污水中的有机底物并释磷,在缺氧池利用硝化池供给的硝酸根为电子受体,以生物体内聚合物（PHA）为底物,在反硝化的同时吸磷。这样,解决了传统除磷脱氮工艺中由于聚磷菌和反硝化菌在厌氧阶段对原水中有机碳源的竞争而引起的碳源不足这一主要矛盾。同时,硝化菌污泥龄长而聚磷菌污泥龄短,二者彻底分开,使硝化和除磷都能达到各自最优的运行状态。对连续流双污泥系统的长期研究结果表明,该系统对生活污水处理效果很好,对COD、总磷、总氮和氨氮的平均去除率分别为81.78%、92.51%、75.75%和84.47%,均能达到污水处理的国家一级标准。但运行中发现,系

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题目的和意义
• 1.3 生物脱氮除磷工艺研究现状
• 1.3.1 生物除磷脱氮工艺的发展
• 1.3.2 除磷脱氮工艺的改进
• 1.4 生物除磷机理的研究现状
• 1.4.1 生物除磷过程中的化学转化特征
• 1.4.2 生物除磷系统中的生物化学特征
• 1.4.3 聚合磷酸盐在除磷过程中的作用
• 1.4.4 PHA在除磷过程中的作用
• 1.5 除磷系统中的微生物学研究
• 1.5.1 传统生物分离技术
• 1.5.2 化学标记法在除磷微生物研究方面的应用
• 1.5.3 分子微生物学研究
• 1.5.4 聚磷菌中可能的菌种
• 1.6 生物除磷的数学模型
• 1.7 反硝化除磷脱氮理论的提出
• 1.8 生物除磷研究中存在的不足
• 1.9 课题的主要研究内容
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 连续流双污泥系统实验装置与实验方法
• 2.1.1 连续流双污泥系统流程及装置
• 2.1.2 试验用水与种泥来源
• 2.1.3 测试方法
• 2.1.4 系统的启动及污泥的培养
• 2.2 厌氧-缺氧SBR静态烧杯试验
• 2.2.1 试验装置
• 2.2.2 试验用水与种泥来源
• 2.2.3 分析检测方法
• 2.3 微生物试验
• 2.3.1 反硝化菌和聚磷菌分离鉴定方法
• 2.3.2 各纯菌种的反硝化和吸磷试验
• 2.4 其他试验
• 2.4.1 染色试验
• 2.4.2 PHA的定量测定
• 2.4.3 聚磷污泥中磷含量的测定
• 第3章 双污泥系统运行结果与影响因素研究
• 3.1 系统运行结果
• 3.1.1 微生物培养驯化结果
• 3.1.2 系统对COD的去除效果
• 3.1.3 氨氮的去除效果
• 3.1.4 系统中硝酸氮的变化规律
• 3.1.5 总氮的去除效果
• 3.1.6 总磷的去除效果
• 3.2 双污泥系统的主要影响因素研究
• 3.2.1 不同进水C/N对系统的影响
• 3.2.2 BFR对出水的影响
• 3.2.3 不同PAHRT对出水总磷的影响
• 3.2.4 污泥龄对除磷的影响
• 3.2.5 温度对系统的影响
• 3.2.6 碱度对硝化效果的影响
• 3.2.7 ORP与厌氧释磷和缺氧吸磷的关系
• 3.3 本章小结
• 第4章 反硝化除磷影响因素研究
• 4.1 不同系统活性污泥吸磷特性研究
• 4.1.1 试验步骤
• 4.1.2 试验结果与讨论
• 4.2 反硝化除磷的影响因素研究
• 4.2.1 不同碳源对厌氧释磷的影响
• 4.2.2 好氧吸磷与缺氧吸磷比较
• 4.2.3 不同硝酸氮浓度对反硝化吸磷的影响
• 4.2.4 不同亚硝酸氮浓度对反硝化吸磷的影响
• 4.2.5 不同电子受体吸磷试验
• 4.2.6 不同污泥浓度的反硝化吸磷效果
• 4.2.7 不同温度对反硝化吸磷的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 双污泥系统内反硝化聚磷菌微生物学研究
• 5.1 菌种分离鉴定试验结果
• 5.1.1 反硝化菌分离鉴定结果
• 5.1.2 聚磷菌分离鉴定结果
• 5.2 反硝化菌和聚磷菌纯菌种的吸磷试验结果
• 5.2.1 反硝化菌的吸磷试验
• 5.2.2 聚磷菌的吸磷试验
• 5.3 本章小结
• 第6章 反硝化除磷动力学研究
• 6.1 反硝化除磷化学计量关系
• 6.1.1 厌氧放磷化学计量关系
• 6.1.2 反硝化吸磷化学计量学
• 6.2 双污泥系统厌氧-缺氧除磷动力学
• 6.2.1 物料平衡方程
• 6.2.2 厌氧池COD的去除动力学
• 6.2.3 厌氧池聚磷污泥的放磷动力学
• 6.2.4 缺氧池聚磷污泥的吸磷动力学
• 6.2.5 反硝化动力学模式
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明
• 哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书
• 哈尔滨工业大学博士学位涉密论文管理
• 致谢
• 个人简历