电场强化条件下生物除磷过程规律研究

论文摘要

本课题把电场引入污水生物处理系统,强化了其除磷能力,为开发出一种新型高效水处理工艺奠定了试验基础。 鉴于厌氧放磷和好氧超量吸磷反应是传统厌氧/好氧生物除磷工艺的两个基本生物化学反应过程,首先在这两个不同的反应阶段施加电场（电流密度i=0.04mA/cm2）,以观察电场对生物除磷的影响。研究表明,在试验条件下（i=0.04～0.08mA/cm2）,无论那个反应时段施加电场,对提高、稳定生物除磷效率都有积极的贡献。对比研究发现,在相同的电流密度下,好氧段电场强化的除磷效果更明显,在最佳工况（i=0.08mA/cm2）,电场强化反应器TP平均去除率高达92%,比对照组普通生物反应器高出15%。有关试验数据显示,电场强化反应器剩余污泥含磷率达5.04%（干重）,比对照组普通生物反应器高0.68%,进一步表明了电场可强化活性污泥的超量吸磷能力。 按照生物除磷的机理,除磷效率的高低与基质中易降解有机物的含量及有机物的去除密切关联。因此,本课题在重点研究电场强化除磷同时,还进一步考察了有机物强化去除的规律。试验研究表明,电场对有机物的强化去除规律不同于总磷。从反应时段看,厌氧段施加电场对有机物去除有积极的作用,而好氧段电场强化效果并不明显;从最终的效果看,电场对有机物去除率的贡献不及总磷。 此外,对反硝化除磷技术进行了初步研究,结果表明:以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌与以氧气作为电子受体的普通聚磷菌有不同的吸磷反应动力学特征;硝酸盐的消耗量与缺氧吸磷量呈现良好的线性关系;缺氧段电场强化可提高反硝化脱氮、除磷速率,但并不改变脱氮和除磷的数量关系。 在试验的基础上,对生物除磷动力学模式进行了初步探讨。研究发现,厌氧放磷反应较好地符合一级反应动力学规律:d（pm-p）/dt=-K1（pm-p）,试验数据表明:电场强化反应器（i=0.08mA/cm2）厌氧放磷速率常数:K1=0.47h-1,

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 含磷污水的来源及污染特征
• 1.1.1 含磷污水的来源
• 1.1.2 污水中过量磷的危害
• 1.2 磷污染控制方法
• 1.2.1 禁磷和限磷
• 1.2.2 污水除磷技术
• 1.3 污水的微生物法除磷
• 1.3.1 生物除磷的机制
• 1.3.2 聚磷细菌
• 1.3.3 生物除磷工艺
• 1.3.4 生物除磷的主要影响因素
• 1.3.5 反硝化除磷技术
• 1.3.6 化学强化生物除磷
• 1.4 生物技术的电场强化
• 1.5 选题的目的和意义
• 第二章 试验研究方法
• 2.1 试验装置及主要的仪器和设备
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2.试验仪器和设备
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验药剂
• 2.4 试验、取样分析方法
• 2.4.1 试验方法
• 2.4.2 试样的采集与保存
• 2.4.3 项目分析方法
• 2.5 试验数据处理
• 第三章 电场强化下聚磷菌除磷规律研究
• 3.1 SBR运行工况的设定与调整
• 3.1.1 污泥的培养和驯化
• 3.1.2 SBR运行方式的设定
• 3.1.3 运行工况调整与确定
• 3.2 厌氧段电场强化下生物除磷规律研究
• 3.2.1 厌氧段微生物的微电流驯化
• 3.2.2 典型周期内液相总磷变化情况
• 3.3 好氧段电场强化下生物除磷规律研究
• 3.3.1 好氧段微生物的微电流驯化
• 3.3.2 典型周期内液相总磷变化情况
• 3.4 电流密度对污染物去除率的影响
• 3.4.1 电流密度对总磷去除率的影响
• 3.4.2 电流密度对有机物（CODcr）去除率的影响
• 3.5 总磷去除效果及剩余污泥含磷量试验分析
• 3.5.1 总磷去除效果比较与分析
• 3.5.2 剩余污泥含磷量比较与分析
• 3.6 电场强化反应器运行成本分析
• 3.7 影响总磷去除效果的其它因素
• 3.7.1 出水悬浮固体（SS）对生物除磷的影响
• 3.7.2 泥龄的影响及控制
• 3.7.3 硝酸盐的影响及控制
• 3.8 本章小结
• 第四章 反硝化聚磷菌除磷规律及电场的强化作用
• 4.1 反硝化聚磷菌的筛选和富集
• 4.2 反硝化聚磷菌除磷脱氮性能研究
• 4.2.1 典型周期内液相硝酸氮、总磷变化情况
• 4.2.2 反硝化脱氮和除磷的关系
• 4.2.3 缺氧段电场强化对反硝化除磷的作用
• 4.3 影响反硝化吸磷脱氮效果的主要因素
• 4.3.1 有机物浓度（CODcr）对反硝化吸磷脱氮的影响
• 4.3.2 硝酸盐浓度对反硝化除磷脱氮的影响
• 4.3.3 硝酸盐的不同投加方式对反硝化除磷的影响
• 4.4 污泥龄对反硝化除磷性能的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 生物除磷机理及动力学模式初探
• 5.1 生物除磷机理
• 5.1.1 聚磷菌的厌氧放磷
• 5.1.2 聚磷菌的好氧超量吸磷
• 5.1.3 除磷系统微生物组成
• 5.2 生物除磷动力学模式
• 5.2.1 厌氧放磷动力学模型
• 5.2.2 好氧超量吸磷数学模型
• 5.2.3 生物除磷动力学模型分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位间发表论文
• 致谢