曝气动力循环一体化同时硝化反硝化生物膜反应器及其特性研究

摘要

本文提出了一种新型的曝气动力循环一体化同时硝化反硝化生物膜反应器用于生活污水的脱氮和脱碳处理，硝化反应和反硝化反应分别在反应器不同分区内完成，利用给氧曝气动力实现硝化液在反应器内的循环。　　本文采用实际生活污水和模拟的生活污水考察了不同运行条件下反应器的脱碳和脱氮效果，优化了运行条件。反应器经过近两年的连续运行。 本文通过提高曝气速率、降低好氧区和缓冲区液体循环控制板高度的手段可以增加好氧区和缓冲区内混合液溶解氧浓度，降低有机物氧化对硝化作用的影响。　　本文采用荧光原位杂交FISH技术对反应器内微生物群落分析表明，变形细菌β亚纲是一类优势类群，反应器各区主要氨氧化菌为亚硝化螺菌属(Nitrosospira)，主要亚硝酸盐氧化菌为硝化螺菌属(Nitrosospira)，而采用传统纯培养方法分离出了反应器内并不占优势的亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)和硝化杆菌(Nitrobacter)。硝化菌在各区的分布有明显梯度，好氧区数量最多，缺氧最少。随着进水有机负荷的提高，各区硝化菌占全菌数的比例呈下降趋势。这和常规污泥硝化活性的测定结果比较一致。论述了由于反应器内存在着丰富的原生动物和后生动物，建立起较长的食物链，使得反应器内剩余污泥量极少的机理。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1水环境中氮的来源及危害

1.2生物脱氮基本过程及影响因素

1.2.1氨化反应

1.2.2硝化反应

1.2.3反硝化反应

1.3传统生物脱氮工艺及存在问题

1.3.1三级活性污泥脱氮工艺

1.3.2 A/O脱氮工艺

1.3.3 SBR工艺

1.4单级脱氮工艺研究

1.4.1同时硝化和反硝化(SND)

1.4.2固定微生物单级脱氮工艺

1.4.3膜生物反应器

1.4.4好氧/缺氧一体化脱氮反应器

1.5 FISH技术在硝化微生物生态学研究中的应用现状

1.5.1概述

1.5.2 FISH原理

1.5.3硝化细菌分类及探针

1.5.4 FISH在硝化细菌检测中的应用

1.6本课题研究的内容、目的和意义

2实验装置与分析方法

2.1试验工艺系统

2.1.1实验装置

2.1.2实验用水

2.2研究方法

2.2.1常规分析项目

2.2.2污泥活性测定

2.2.3硝化细菌计数

2.2.4硝化细菌分离与纯化

2.3荧光原位杂交方法

2.3.1探针及杂交条件

2.3.2玻片处理及药品配制

2.3.3杂交步骤

3反应器同时硝化和反硝化反应形成过程研究

3.1试验条件和分析方法

3.2反应器挂膜启动

3.3硝化反应形成过程研究

3.3.1试验概况

3.3.2反应器内溶解氧分布

3.3.3反应器对有机物的去除

3.3.4反应器对NH4+-N的去除

3.4反硝化反应形成过程研究

3.4.1进水方式对硝化反应的影响

3.4.2进水方式对反硝化反应的影响

3.4.3进水方式对TN去除的影响

3.5本章小结

4反应器运行影响因素研究

4.1试验条件和分析方法

4.2水力停留时间对处理效果影响

4.2.1运行条件

4.2.2对有机物去除的影响

4.2.3对TN去除的影响

4.3曝气速率对处理效果影响

4.3.1运行条件

4.3.2对有机物去除的影响

4.3.3对TN去除的影响

4.4进水C/N比对处理效果影响

4.4.1运行条件

4.4.2对有机物去除的影响

4.4.3对TN去除的影响

4.5进水碱度和pH对处理效果影响

4.6 DO分布对脱氮效果的影响

4.7与其它脱氮工艺运行效果的比较

4.8本章小结

5反应器脱氮特性及微生物学研究

5.1试验条件和分析方法

5.2反应器脱氮特性

5.2.1微生物硝化活性和反硝化活性

5.2.2反应器各区硝化细菌数量

5.2.3有机物对微生物硝化活性影响

5.2.4反应器内各物质分布

5.2.5反应器各区生物量测定

5.3硝化微生物分离与培养

5.3.1硝化细菌的分离

5.3.2分离细菌硝化强度和亚硝化强度

5.4硝化微生物学研究

5.4.1硝化微生物种类定性鉴定

5.4.2硝化微生物菌属确定

5.4.3有机物对硝化微生物群落结构影响

5.5反应器各区生物特性及构成

5.6本章小结

6结论和建议

6.1结论

6.2建议

6.3创新点

参考文献

攻读博士学位期间发表学术论文情况

致谢

个人简历