复合铁酶促活性污泥强化城市污水生物脱氮除磷技术研究

论文摘要

自六十年代以来，水体富营养化成为全球范围内倍受人们关注的环境生态问题，控制和治理氮磷污染是解决水体富营养化问题的根本途径。随着国内氮磷污染的日趋严重，常规脱氮除磷技术已无法满足日益严格的城镇污水排放标准，城市污水深度脱氮除磷技术优化变得十分必要。本课题以铁离子强化微生物活性为切入点，通过铁离子介入微生物生化反应物质与能量代谢过程，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，提高生物脱氮除磷效率，提高微生物抵抗外界环境因素变化的能力；同时考察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，从微生物活性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）复合铁酶促活性污泥对于城市污水氮、磷以及有机物的去除能力均高于传统活性污泥：在低温（低于12℃）条件下，其对于氨氮、磷酸盐及有机物的平均去除率分别较传统活性污泥高19.1%、16.8%和12.6%；在中低温（1220℃）条件下，其分别提高5.4%、9.9%和2.3%；在中温（2025℃）条件下，其分别提高3.5%、4.8%和5.8%。（2）不同温度条件下，复合铁酶促活性污泥的硝化能力均高于传统活性污泥，且温度越低，其差别越明显，尤其在低温（12℃）时，其复合铁酶促活性污泥系统的比硝化速率为2.0mgNH3-N/gMLSS·h，较传统活性污泥的1.2mgNH3-N/g MLSS·h提高66%，此结论对于解决水厂低温硝化问题具有重要意义。（3）复合铁酶促活性污泥中的微生物相更加丰富，不仅有短杆菌、球菌，还出现了少量的弧菌，菌体内的储能颗粒变大，更加饱满，且数量有所增加，菌胶团较大，絮体结构更密实；与普通活性污泥对比，复合铁酶促活性污泥的脱氢酶活性、电子传递体系活性都较传统活性污泥高，且微生物活性越高，系统处理效果越好。（4）复合铁酶促活性污泥对不同碳源的利用表现出更高的稳定性及更强适应能力。甲醇与乙酸钠为外加碳源反硝化试验研究表明，乙酸钠的有效作用时间为45min，而甲醇的有效作用时间为30min；在外加碳源的有效作用时间内，当投加乙酸钠为外源性碳源时，其复合体酶促活性污泥系统的反硝化速率为2.96mg NO3--N·g-1VSS·h-1，较传统活性污泥系统的1.98mg NO3--N·g-1VSS·h-1高49.5%；当投加甲醇为外源性碳源时，其复合体酶促活性污泥系统的反硝化速率为2.47mg NO3--N·g-1VSS·h-1，较传统活性污泥系统的1.94mg NO3--N·g-1VSS·h-1高27.3%。（5）投加外源性碳源后，由于其微生物活性的提高，后续的第二阶段反硝化速率也有所提升，投加乙酸钠时，其复合铁酶促活性污泥系统的第二阶段反硝化速率为1.03mgNO3--N·g-1VSS·h-1，较传统活性污泥系统的0.97NO3--N·g-1VSS·h-1高出6.2%；投加甲醇时，复合铁酶促活性污泥系统的第二阶段反硝化速率为1.02mgNO3--N·g-1VSS·h-1，较传统活性污泥系统的0.85NO3--N·g-1VSS·h-1高出20%；总体上强化了系统的生物脱氮效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 我国水环境污染现状
• 1.2 生物脱氮除磷技术发展现状
• 1.2.1 我国控制氮磷污染的排放标准
• 1.2.2 生物脱氮基本原理及其影响因素
• 1.2.3 生物除磷基本原理及其影响因素
• 1.2.4 生物脱氮除磷工艺中存在的矛盾
• 1.3 生物脱氮除磷工艺及研究进展
• 1.3.1 生物脱氮除磷工艺
• 1.3.2 生物脱氮除磷工艺的研究进展
• 1.4 复合铁酶促活性污泥强化污水生物脱氮除磷技术
• 1.4.1 复合铁酶促活性污泥法技术原理
• 1.4.2 复合铁酶促活性污泥法生物脱氮除磷技术研究
• 第二章 本课题研究内容及方法
• 2.1 课题来源
• 2.2 课题研究的目的及意义
• 2.3 课题研究内容
• 2.3.1 温度对复合铁酶促活性污泥强化生物脱氮除磷试验影响研究
• 2.3.2 外源性碳源对复合铁酶促活性污泥脱氮除磷试验影响研究
• 2.4 水质指标、微生物活性指标及其分析方法
• 第三章 复合铁酶促活性污泥强化生物脱氮除磷试验研究
• 3.1 试验装置与试验方法
• 3.1.1 试验研究对象
• 3.1.2 试验装置
• 3.2 试验结果与分析
• 3.2.1 复合铁酶促活性污泥工艺小试运行效果的研究
• 3.2.2 不同温度条件下两对比试验系统活性污泥生化反应过程及氮、磷转化规律
• 3.2.3 不同温度条件下复合铁酶促活性污泥强化脱氮效能研究
• 3.2.4 复合铁酶促活性污泥微生物活性及其污泥特性研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 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 甲醇和乙酸钠混合性碳源对系统脱氮除磷效果的影响研究
• 4.1.1 系统运行有机物去除效果与分析
• 4.1.2 系统硝化功能比较
• 4.1.3 系统除磷功能比较
• 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 系统运行有机物去除效果与分析
• 4.2.2 系统硝化功能比较
• 4.2.3 系统除磷功能比较
• 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 系统运行有机物去除效果与分析
• 4.3.2 系统硝化功能比较
• 4.3.3 系统除磷功能比较
• 4.4 不同外源性碳源对于反硝化功能影响研究
• 4.5 不同外源性碳源对除磷规律影响研究
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢