好氧颗粒污泥的形成及其同步脱氮除磷效能研究

论文摘要

近几年来,我国地表水体污染问题日益严峻,为此国家在“十二五”期间,将城市污水处理的核心目标锁定为氮、磷等有机营养物质的去除。经济高效的污水脱氮除磷方法将成为应对以上问题的关键。以厌氧/好氧/缺氧-SBR反应器为研究载体,培养驯化具有反硝化聚磷效能的好氧颗粒污泥,较为系统地研究好氧颗粒污泥的形成及其同步脱氮除磷效能变化,考察污泥性能,污泥形态,生物降解效能,微生物群落结构等变化规律,通过正交试验,优化反应器运行,总结工艺运行应对策略。以人工配水进行试验,随着颗粒污泥的逐渐形成,污泥浓度,污泥比重,颗粒粒径不断增加,沉降性能逐步增强,微生物活性持续提高,污泥含水率逐渐降低,培养形成的颗粒污泥性能优良。SBR系统对COD和氮磷的处理效果不断提升,反应器运行逐步稳定。当利用培养形成的颗粒污泥系统处理实际生活污水时,经过短暂适应期,系统出水水质稳定,符合国家“十二五”期间对于城市污水处理长的排放要求,对氮磷的去除率分别为96.7%和79.9%。颗粒污泥形成的第一阶段,污泥呈褐色絮体,结构较为松散,污泥活性较差,缺氧阶段“二次释磷”现象明显。第二阶段,微生物自凝聚现象更加明显,开始形成细小内核颗粒,随着时间推移粒径不断增大。第三阶段,可以观察到颗粒污泥丝状菌开始大量繁殖,污泥粒径进一步增大至1mm以上且形状规则,呈现致密淡黄色。污泥反硝化除磷效能较高,对COD,TN及可溶性P的去除率可分别达到79.85%、95.34%、99.93%。颗粒污泥形成过程中,微生物种群结构也发生动态变化。部分优势菌如Uncultured beta proteobacteria始终存在与系统中,部分优势菌随着系统的运行消失,取而代之出现新的优势菌。通过正交试验,认为温度对于A/O/A同步脱氮除磷工艺的脱氮除磷效能影响较大,可通过适当延长各阶段反应时间来提高低温系统的效能。进水碳源类型和浓度对于A/O/A同步脱氮除磷工艺的脱氮除磷效能影响略小。当进水COD负荷过低或有机成分复杂时,可通过适当投加简单碳源和延长厌氧反应时间来改善系统对氮磷的去除效果。pH值对系统有机物降解以及脱氮效能影响较小,而对除磷效能影响较大,pH7-8的环境较为适宜。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 污水脱氮除磷理论及发展
• 1.1.1 传统生物脱氮机理
• 1.1.2 传统生物除磷机理
• 1.1.3 生物脱氮除磷工艺
• 1.2 反硝化除磷新技术的研究现状
• 1.2.1 反硝化除磷理论的发展
• 1.2.2 反硝化除磷代谢机理
• 1.2.3 反硝化除磷主要影响因素
• 1.2.4 典型的反硝化除磷工艺
• 1.3 好氧污泥颗粒化技术
• 1.3.1 好氧颗粒污泥技术发展
• 1.3.2 好氧颗粒污泥形成机理
• 1.3.3 好氧颗粒污泥形成的影响因素
• 1.3.4 好氧颗粒污泥技术应用
• 1.4 课题来源与主要内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 研究的目的意义
• 1.4.3 主要研究内容及技术路线
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验装置及控制方式
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2 反应器运行控制
• 2.1.3 接种污泥及试验水质
• 2.1.4 反应器启动模式
• 2.2 试验分析项目及检测方法
• 2.2.1 常规分析项目及检测方法
• 2.2.2 非常规分析项目及检测方法
• 第3章 好氧颗粒污泥的形成
• 3.1 引言
• 3.2 好氧颗粒污泥性质变化
• 3.2.1 污泥浓度及沉降性能变化
• 3.2.2 好氧颗粒污泥比重
• 3.2.3 污泥含水率
• 3.2.4 好氧颗粒污泥粒径变化规律
• 3.2.5 好氧颗粒污泥沉降速率
• 3.3 好氧颗粒污泥微生物活性变化
• 3.3.1 微生物比耗氧速率变化
• 3.3.2 颗粒污泥对底物降解利用模型
• 3.4 好氧颗粒污泥形态变化
• 3.5 颗粒污泥形成过程微生物种群变化
• 3.5.1 污泥总DNA提取及PCR扩增
• 3.5.2 微生物群落结构解析
• 3.6 颗粒污泥形成机理推测
• 3.7 本章小结
• 第4章 颗粒污泥同步脱氮除磷效能
• 4.1 引言
• 4.2 培养期间颗粒污泥生物降解效能变化
• 4.2.1 对COD降解效能变化
• 4.2.2 对TN去除效能变化
• 4.2.3 对可溶性P去除效能变化
• 4.3 培养期污泥反应周期内污染物去除规律变化
• 4.3.1 培养初期污泥絮体去除效能
• 4.3.2 培养中期污泥小颗粒去除效能
• 4.3.3 培养末期成熟颗粒污泥去除效能
• 4.4 实际生活污水对颗粒污泥脱氮除磷效能的长效影响
• 4.4.1 系统对COD降解效能变化
• 4.4.2 系统对TN去除效能变化
• 4.4.3 系统对TP去除效能变化
• 4.4.4 生活污水条件周期内颗粒污泥脱氮除磷效能
• 4.5 A/O/A系统运行条件优化
• 4.5.1 环境因子对系统脱氮除磷效能的正交试验设计
• 4.5.2 周期内污染物去除净化规律
• 4.5.3 影响因素最优水平求解
• 4.5.4 A/O/A工艺优化运行策略
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢