碳源对静置/好氧/缺氧SBR(SOA-SBR)脱氮除磷性能的影响

摘要

我国经济高速发展的同时，环境质量急剧恶化，水体污染中，氮、磷的大量无序排放导致的富营养化尤为严重。与此同时，随着生活水平的提高，人们对环境质量的预期在逐步提高，对于与生活息息相关的水体质量更为关注。因此，对于污水中主要的污染元素氮磷的排放标准也日益严格。这对目前污水处理技术提出了更高的要求。在水处理过程中不但要高效去除有机物、氮和磷的高效，同时还要注意处理成本的控制。
　　微生物处理生活废水由于其运行成本低、无需添加化学药剂、产生的二次污染小、可连续运行等优点成为研究的重点，本实验也是以微生物活性污泥处理生活废水为出发点，探究将缺氧段后置的静置/好氧/缺氧SBR工艺中微生物脱氮除磷的性能。传统活性污泥系统为取得良好的脱氮效果，考虑到微生物反硝化脱氮对碳源的需求，通常将缺氧段前置，但是这将导致微生物脱氮与除磷过程对碳源的竞争，对系统除磷效果产生不利影响。本实验将缺氧段后置以分隔开系统中微生物的脱氮除磷过程，避免缺氧段前置中出现对碳源的竞争情形，同时考察系统在取得优良除磷性能的同时对脱氮能力的影响。
　　实验以合成废水为研究对象，分别以丙酸钠、乙酸钠/丙酸钠（1∶2碳/碳）、乙酸钠和葡萄糖为外加碳源，建立同步脱氮除磷的静置/好氧/缺氧序批式反应器(SOA-SBR)。通过比较长期运行过程中不同碳源条件下各反应器的脱氮除磷效果，考察不同碳源对静置/好氧/缺氧SBR脱氮除磷性能的影响，并观察系统在脱氮除磷能力衰退之后能否通过投加优势碳源使系统恢复对废水中氮磷的处理能力，并通过分析典型周期内氮、磷元素及微生物体内储能物质（糖原、聚磷及PHA）的变化，探究不同碳源对微生物脱氮除磷的影响机理。
　　结果表明，丙酸钠为碳源时SBR能获得96％的最佳除磷效果以及78.3％的总氮去除率;丙酸钠+乙酸钠为混合碳源阶段对磷和总氮的去除率分别能达到92.3％和81.6％，乙酸钠为单一碳源时可取得92.3％的除磷率和93.7％的总氮去除率;葡萄糖为单一碳源时系统对于磷和总氮的去除率仅26％和36.7％。分别以丙酸钠和乙酸钠为单一碳源或以两者为混合碳源时，系统均能取得良好的同步脱氮除磷效果，但是乙酸钠作为单一碳源阶段对总氮去除能力更强。
　　通过分析典型周期中内聚物含量变化表明，静置段内微生物体内聚羟基脂肪酸酯(PHA)含量增加而糖原质含量减少，丙酸钠、混合碳源、乙酸钠和葡萄糖为碳源阶段糖原质减少量分别为2.09、1.59、2.17、1.48mmol-C/g-VSS，PHA的合成量分别为2.57、2.28、2.74、0.07mmol-C/g-VSS;好氧段内PHA被分解以及糖原质则被合成，丙酸钠、混合碳源、乙酸钠和葡萄糖在好氧段生成糖原质分别为1.36、1.94、2.40、1.71mmol-C/g-VSS，PHA分解量分别为1.42、1.09、0.98、0.06mmol-C/g-VSS。
　　分析表明系统中微生物胞内内聚物含量的变化与系统反硝化能力和溶解性正磷酸盐(SOP)去除效果呈正相关性。内聚物在好氧段末积累量与反硝化效率成正比，乙酸钠为单一碳源阶段在好氧段末积累的糖原量最多，因此也取得了最佳的脱氮效果。葡萄糖阶段系统的脱氮除磷能力急剧恶化，内聚物种类及含量变化也发生了变化，原因可能是系统内聚糖菌在这一阶段取得了竞争优势。最后通过投加丙酸钠，系统的性能缓慢恢复，虽然较初始驯化时慢，但是最终恢复了大部分脱氮除磷性能。

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究目的和意义

1．2 污水除磷原理

1．2．1 化学法除磷原理

1．2．2 微生物除磷原理

1．2．3 微生物除磷工艺

1．2．4 生物除磷影响因素

1．3 污水脱氮原理

1．3．1 物化法脱氮

1．3．2 生物法脱氮

1．3．3 生物法脱氮工艺

1．4 课题研究内容及意义

第2章 碳源对SOA-SBR除磷能力的影响

2．1 前言

2．2 实验材料及方法

2．2．1 实验装置及运行方法

2．2．2 合成废水水质

2．2．3 分析方法

2．3 实验结果

2．3．1 长期运行过程中MLVSS／MLSS的变化

2．3．2 典型周期内各成分(SOP、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TOC、PHA和糖原质)的变化

2．3．3 长期运行中除磷效果的变化

2．3．4 碳源对除磷的影响

第3章碳源对SOA-SBR脱氮能力的影响

3．1 前言

3．2 长期运行中脱氮效果的变化

3．3 碳源对脱氮的影响

第4章 结论及展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

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