强化A/O工艺低温脱氮效能与菌群特性研究

摘要

我国东北地区冬季气温低、持续时间长，很多污水处理厂的冬季出水中氨氮浓度不达标。为了提高低温条件下污水处理系统的氮去除效果，国内外学者进行了大量的研究。活性污泥生物膜复合处理系统由于容易增加生物量，一直受到了广泛的关注，大量的研究都表明该工艺在低温条件下能取得较好的硝化效果。
　　本课题探究了影响活性污泥生物膜复合处理系统的关键性参数，并分别在5℃条件下和10℃条件下对控制参数进行了优化研究。最后对系统在稳定高效运行状态的微生物群落结构及多样性进行了分析，以期为低温生物脱氮工艺研究提供理论和技术支持。
　　试验采用A/O工艺处理低温生活污水，其中好氧段采用活性污泥和生物膜复合的形式。在5℃条件下，对影响系统低温硝化效果的关键性参数进行了研究。发现当污泥龄为24d和18d时，系统的氨氮去除率分别为87％和82%。而污泥龄为24d时，水力停留时间为6h和4.5h时的氨氮去除率分别为85%和59%。因此认为影响系统低温硝化效果的关键性参数为水力停留时间。
　　为了使系统在5℃条件下达到高效稳定的硝化效果，将系统水力停留时间设定为7.5h，污泥龄为24d，系统的氨氮去除率可达到90%，出水氨氮浓度均在8mg/L以下。对应于不同水力停留时间的氨氮容积负荷和污泥负荷分别为，6h时0.180Kg/m3·d和0.037 Kg/Kg·d；4.5h时0.228Kg/m3·d和0.046 Kg/Kg·d；7.5h时0.108Kg/m3·d和0.022 Kg/Kg·d。
　　根据5℃条件下的研究结果，对系统在10℃条件下的水力停留时间进行了优化研究，污泥龄在18d到24d之间。发现当水力停留时间分别为7.5h、6h和4.5h时，系统的氨氮去除率分别为99%、97%和79%。对应于水力停留时间为7.5h和6h时系统的出水氨氮浓度分别在1mg/L以下和8mg/L以下，因此从经济合理的角度出发，认为系统在10℃条件下的水力停留时间宜设为6h。
　　分析对比了5℃条件下和10℃条件下稳定高效运行状态系统微生物的群落结构及多样性。在5℃缺氧活性污泥样品和好氧活性污泥样品中共得到了13个门，好氧生物膜样品中得到了17个门；在10℃缺氧活性污泥样品和好氧活性污泥样品中分别得到12个门和13个门，在好氧生物膜样品中共得到了12个门。
　　各微生物样品在门水平上的组成差异性较小，在属水平上的组成差异性较大。起主要硝化作用的硝化螺菌属在生物膜上的相对丰度远远高于在活性污泥中的相对丰度。在相同温度下，生物膜样品的多样性高于好氧活性污泥样品，缺氧活性污泥样品中多样性最低。且温度越高，生物多样性也越高。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景

1.2 低温生活污水脱氮的研究进展

1.3 悬浮填料A/O工艺概述

1.4 高通量测序技术在微生物分析中的应用

1.5 课题研究的目的、意义及内容

第2章 试验材料及试验方法

2.1 试验材料

2.2 试验用水及试验参数

2.3 监测项目及方法

第3章 5度水温情况下A/O系统运行效能

3.1 引言

3.2 系统在不同污泥龄下的处理效能

3.3 系统在不同水力停留时间下的处理效能

3.4 系统在5℃条件下的COD去除规律

3.5 系统在5℃条件下的污泥特性

3.6 本章小结

第4章 10度水温情况下A/O系统运行效能

4.1 引言

4.2 系统在不同水力停留时间下的处理效能

4.3 系统在10℃条件下的COD去除规律

4.4 系统在10℃条件下的污泥特性

4.5 系统在10℃条件下的稳定运行

4.6 本章小结

第5章 微生物群落结构及多样性分析

5.1 引言

5.2 系统细菌群落组成

5.3 硝化菌的分布

5.4 细菌多样性分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢