不同C/N/P条件下倒置A2/O工艺脱氮除磷性能及影响机制研究

摘要

近年来，随着我国工业的不断发展以及人口的迅速增长，水环境污染与水体富营养化日益严重，已成为制约着我国社会进步和经济可持续发展的重要因素。因此，研究和开发经济、高效、稳定并具有良好抗冲击负荷能力的污水处理方法已成为污水处理领域的关注热点。
　　针对传统脱氮除磷系统中存在的矛盾，张波教授提出了倒置A2/O工艺，将缺氧区前置，在优先满足反硝化的同时避免了回流污泥携带的硝酸盐对厌氧环境的破坏，从源头上解决了生物脱氮除磷工艺中的系统性问题。因此，本论文在前期研究成果和实践经验基础上，通过改变C/N/P，对倒置A2/O工艺与常规A2/O工艺系统脱氮除磷性能及影响机制进行分析，探究倒置A2/O工艺高效的反应机制，为实现倒置A2/O工艺的优化控制和高效节能提供理论指导及实践基础;同时通过反应微生物物质代谢活性的微观指标，揭示倒置A2/O工艺节能的深层次原因，对进一步优化倒置A2/O工艺具有重要指导意义。
　　1)两系统脱氮除磷性能对比研究结果表明:进水C/N/P条件对两系统有机物、氮、磷去除能力有一定影响，但不同工艺系统对不同水质的适应能力不同;由于倒置A2/O系统优先满足反硝化碳源需求，而常规A2/O系统在缺氧段吸磷动力的低效浪费，倒置A2/O系统反硝化和除磷能力皆优于常规A2/O系统，高、中、低C/N/P条件下倒置A2/O系统反硝化能力较常规A2/O系统分别提高了1.69％、1.77％和3.64％，除磷能力则分别提高了0.43％、0.88％和6.21％，可以看出，当进水中碳源不能满足微生物脱氮除磷需求时，进水中碳源越是匮乏，倒置A2/O工艺系统越能表现出优于常规A2/O系统的反硝化和除磷能力，倒置A2/O系统对进水水质的适应能力更强;降低系统污泥负荷，能够增强系统氮磷去除能力及稳定性，且系统负荷越高，倒置系统表现在氮磷去除能力上的优势越明显。
　　2)两系统微生物生化反应机制对比研究结果表明:高、中、低C/N/P条件下倒置A2/O系统PHAs利用效率较常规A2/O系统分别提高了1.00％、5.79％和9.65％，中、低C/N/P条件下对应的胞内聚磷代谢能力分别提高了13.36％和17.77％，胞内糖原利用效率则分别提高了21.62％和32.54％，可以看出，倒置A2/O工艺微生物物质代谢能力和利用效率明显高于常规A2/O系统，适应进水水质改变的能力也更强，且C/N/P越低，其优势越明显;高、中、低C/N/P条件下倒置A2/O系统胞内ATP水平较常规A2/O系统分别提高了4.84％、7.55％和9.12％，胞内电子传递体系活性NAD+水平分别提高了4.84％、7.55％和9.12％，可以看出，倒置A2/O工艺基质降解效率和电子传递体系活性均高于常规A2/O工艺，抵抗碳源因素改变的能力也更强，从基质降解效率和电子传递体系活性的角度佐证了倒置A2/O系统物质代谢能力和利用效率明显高于常规A2/O系统这一现象;倒置A2/O工艺在系统污泥负荷较大时，基质降解效率和电子传递体系活性较常规A2/O系统提高的更多，对应的物质代谢能力和利用效率也提高的更多，从微生物代谢的角度解释了降低污泥负荷能够增强系统氮磷去除能力和稳定性，且系统负荷越高，倒置A2/O系统表现在氮磷去除能力上的优势越明显的原因。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 水环境现状

1．2 生物脱氮除磷原理

1．2．1 生物脱氮的基本原理

1．2．2 生物除磷的基本原理

1．3 生物脱氮除磷工艺中存在的问题和矛盾

1．3．1 硝化和反硝化容积问题

1．3．2 厌氧释磷和好氧吸磷历时问题

1．3．3 自养菌和异养菌混合生长的泥龄矛盾

1．3．4 聚磷菌和反硝化菌对碳源的竞争问题

1．3．5 回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷的影响

1．4 生物脱氮除磷的研究进展

1．4．1 污水生物脱氮技术理论的研究进展

1．4．2 污水生物除磷技术理论的研究进展

第2章 课题研究内容及方法

2．1 课题来源

2．2 课题研究背景及意义

2．2．1 课题研究背景

2．2．2 课题研究目的及意义

2．3 研究内容

2．3．1 不同C／N／P条件下两系统脱氮性能影响研究

2．3．2 不同C／N／P条件下两系统除磷性能影响研究

2．3．3 不同C／N／P条件下两系统微生物生化反应机制对比研究

2．4 实验装置及进水水质

2．4．1 实验装置

2．4．2 进水水质

2．5 测定指标及分析方法

2．5．1 常规指标

2．5．2 物质代谢相关指标

第3章 不同C／N／P条件下倒置A2／O工艺与常规A2／O工艺脱氮除磷性能对比研究

3．1 小试系统实验结果及讨论

3．1．1 有机物去除效果及分析

3．1．2 脱氮效果及分析

3．1．3 除磷效果及分析

3．2 氮磷转化规律研究

3．2．1 氮的转化规律研究

3．2．2 磷的转化规律研究

3．3 本章小结

3．3．1 两系统脱氮性能对比研究

3．3．2 两系统除磷性能对比研究

第4章 不同C／N／P条件下倒置A2／O工艺与常规A2／O工艺微生物生化反应机制对比研究

4．1 微生物胞内PHAs转化规律

4．2 微生物胞内总磷水平变化规律

4．3 微生物胞内糖原转化规律

4．4 微生物胞内ATP水平变化规律

4．5 微生物胞内NAD+／NADH水平

4．6 本章小结

第5章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢