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基质浓度对短程反硝化聚磷效果的影响特性研究

作　者: 刘茜湘
导　师: 赵剑强
学　校: 长安大学
专　业: 环境科学
关键词: 短程反硝化除磷碳源浓度 No2-浓度反硝化聚磷菌聚糖菌 SBR
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

针对传统生物脱氮除磷工艺的弊端,本文联合新型的短程硝化技术和反硝化除磷技术,采用厌氧/缺氧SBR反应器,提出以NO₂^-为电子受体的短程硝化—反硝化脱氮除磷工艺,通过单因素试验法,研究其在人工配制有机废水模拟生活污水的深度处理方面的反应特征与效能。主要研究成果如下:（1）厌氧/好氧吸磷污泥中本身就存在短程反硝化聚磷菌,通过逐渐增加NO₂^-浓度及缺氧时间的方法,可有效地驯化反硝化聚磷菌（DPAO）抵抗和利用较高浓度NO₂^-作为电子受体的能力,获得良好的脱氮除磷效果,试验证实,在驯化1个月左右时,缺氧吸磷效率可稳定在70%左右。且短程反硝化聚磷菌一旦驯化成熟,其以NO₂^-为电子受体进行吸磷的特性是稳定的,不因其他电子受体的存在而发生逆转,所利用的电子受体是以其存在的顺序依次发生的。（2） NO₂^-投加量是决定反硝化聚磷效果的关键因素之一,NO₂^-不足,出水PO₄^3-浓度较高,NO₂^-过量,则影响下一周期的厌氧释磷。当NO₂^-投加量在短程反硝化聚磷菌的耐受范围内时,短程反硝化吸磷速率随着NO₂^-浓度的升高而升高,同时在反应过程中吸磷速率随着NO₂^-的消耗而逐渐降低。而NO₂^-是否对缺氧吸磷产生抑制作用,取决于污泥对NO₂^-的适应程度、NO₂^-浓度及pH值,污泥对NO₂^-的适应程度越高,则污泥具有更强抵抗NO₂^-的能力;NO₂^-浓度越高,PH越低,溶液中水解生成的HNO₂分子就越多,污泥受到的抑制就越强烈。缺氧段NO₂^-的消耗量和吸磷量呈正相关关系。（3）短程反硝化聚磷工艺要获得良好的脱氮除磷效果和污泥沉降效果,后好氧段必不可少,NO₂^-对后好氧吸磷也会产生影响。在污泥驯化过程中,好氧段中发生聚磷的是纯好氧聚磷菌,其对NO₂^-很敏感;污泥驯化成熟后,系统中利用NO₂^-或O₂为电子受体进行吸磷的是同一类菌种,因此,厌氧/缺氧/好氧运行方式的好氧段比厌氧/好氧运行方式的好氧段对NO₂^-具有更强的耐受能力。（4）碳源浓度是影响反硝化聚磷效果的另一关键因素,碳源不足,厌氧释磷不充分,碳源过量,影响缺氧吸磷效果。本试验中,C/P值为25时,基本满足反硝化聚磷菌对碳源的需求;高于此值,碳源过量;低于此值,碳源不足。厌氧释磷量及厌氧释磷速率均随着C/P值的增加而增加,但二者并不随C/P值的增加而成比例增加,说明当碳源过高时,厌氧释磷量及厌氧释磷速率有可能更多地和微生物组成有关。且在恰当的C/P比下,只有投加了适当的NO₂^-,才能获得良好的除磷效果,说明NO₂^-的投加量也受到C/P比的制约。（5）在碳源浓度不变的情况下,系统的除磷效果并不完全随着厌氧释磷量的增加而改善,厌氧释磷量与缺氧吸磷量呈现的关系是:若厌氧释磷下降,则缺氧吸磷量下降的幅度更大,若厌氧释磷量上升,则缺氧吸磷量上升得越快,二者成二次多项式关系。（6）反硝化聚磷菌和聚糖菌共存于除磷系统中,若工艺条件控制不当,则会引发聚糖菌的增殖,使其在系统中占据主导地位,从而抑制了聚磷菌的活性。本试验引发聚糖菌增殖的原因主要有以下几方面:较低的pH值、过长的污泥龄、后好氧段过量曝气、营养元素单一、搅拌速度过大等,另外,还有一个很重要但尚处于推论阶段的原因,即NO₂^-能抑制聚磷菌活性而增强聚糖菌活性。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-31
  1.1 研究背景  12-19
    1.1.1 氮磷污染物的危害  12-14
    1.1.2 传统生物脱氮除磷原理  14-15
    1.1.3 生物除磷和生物脱氮过程的矛盾和竞争  15-17
    1.1.4 生物脱氮除磷新技术  17-19
  1.2 反硝化聚磷研究现状  19-25
    1.2.1 反硝化聚磷原理  19
    1.2.2 反硝化聚磷影响因素  19-21
    1.2.3 反硝化聚磷研究进展  21-22
    1.2.4 反硝化聚磷工艺介绍  22-25
  1.3 短程反硝化聚磷理论  25-28
    1.3.1 短程反硝化聚磷理论的提出  25-26
    1.3.2 短程反硝化聚磷原理  26-27
    1.3.3 短程反硝化聚磷影响因素  27
    1.3.4 短程反硝化聚磷研究现状  27-28
  1.4 SBR作为脱氮除磷反应器的特点  28-29
  1.5 本论文的主要研究目的和内容  29-31
    1.5.1 本论文的主要研究目的和意义  29
    1.5.2 本论文的主要研究内容  29-31
第二章试验装置及条件  31-34
  2.1 试验装置  31
  2.2 反硝化除磷系统的运行方式  31-32
  2.3 试验用水  32
  2.4 分析方法  32
  2.5 本文所用指标的计算方法  32-34
第三章短程反硝化聚磷菌的培养与驯化  34-45
  3.1 试验目的和试验方案  34-35
    3.1.1 试验目的  34
    3.1.2 试验内容  34
    3.1.3 试验方法  34-35
  3.2 培养驯化过程及结果讨论  35-42
    3.2.1 厌氧/好氧污泥驯化  35-36
    3.2.2 厌氧/缺氧污泥驯化  36-42
  3.3 反硝化聚磷菌的不可逆转性  42-44
  3.4 小结  44-45
第四章 NO_2~-浓度对短程反硝化聚磷的影响  45-57
  4.1 试验目的和试验方案  45-46
    4.1.1 试验目的  45
    4.1.2 试验内容  45
    4.1.3 试验方案  45-46
  4.2 NO_2~-投加量对短程反硝化聚磷速率的影响  46-48
    4.2.1 以NO_2~-或NO_3~-为电子受体聚磷速率的理论分析  46-47
    4.2.2 NO_2~-浓度对短程反硝化聚磷速率的影响分析  47-48
  4.3 NO_2~-投加量对短程反硝化吸磷的抑制  48-50
    4.3.1 短程反硝化聚磷菌对NO_2~-的适应性  48-49
    4.3.2 NO_2~-对短程反硝化聚磷菌缺氧段吸磷的抑制作用  49-50
  4.4 NO_2~-对好氧吸磷的影响  50-54
    4.4.1 厌氧/好氧与污泥驯化过程中厌氧/缺氧/好氧条件下好氧吸磷的比较  50-53
    4.4.2 厌氧/好氧与污泥驯化成熟后厌氧/缺氧/好氧条件下好氧吸磷的比较  53-54
  4.5 缺氧段NO_2~-消耗量与吸磷量的关系  54-56
  4.6 小结  56-57
第五章碳源浓度对反硝化聚磷的影响  57-67
  5.1 试验目的和试验方案  57-58
    5.1.1 试验目的  57
    5.1.2 试验内容  57
    5.1.3 试验方案  57-58
  5.2 不同COD/PO_4~(3-)-P值对反硝化聚磷的影响  58-62
    5.2.1 C/P值为28.5  58-59
    5.2.2 C/P值为25  59-60
    5.2.3 C/P值为21  60-62
  5.3 碳源浓度对厌氧释磷的影响  62-63
  5.4 相同COD浓度下不同厌氧释磷量对PO_4~(3-)-P去除率的影响  63-65
  5.5 有机碳源浓度对缺氧吸磷的影响  65-66
  5.6 小结  66-67
第六章除磷效率不稳定的原因分析  67-73
  6.1 聚糖菌对DPAO的竞争  67-69
  6.2 pH值的影响  69-70
  6.3 P/C值  70-71
  6.4 NO_2~-对PAO和GAO的影响  71
  6.5 污泥龄的影响  71-72
  6.6 其他  72-73
结论和建议  73-76
参考文献  76-83
攻读学位期间发表的学术论文  83-84
致谢  84

基质浓度对短程反硝化聚磷效果的影响特性研究

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