多级SMBBR工艺处理城市污水的效能与微生物群落结构分析

摘要

近年来，随着水体富营养化日益严重和我国污水排放标准的不断提高，目前我国城镇污水处理厂的主要任务是去除氮磷等污染物，许多城镇污水处理厂接纳的是COD负荷低但氮负荷高的低C/N城市污水。这一类污水中COD浓度比较低，碳源不足不能满足反硝化脱氮的需求，导致传统生物法处理处理低碳氮比污水时，脱氮效率低从而总氮排放不达标。国家城市给水排水工程技术研究中心的统计数据表明，A2/O工艺及各式改良A2/O工艺是应用最广泛的脱氮除磷工艺，但在A2/O工艺中的碳源不能同时满足生物除磷和脱氮的需要。所以采用A2/O工艺处理低C/N城市污水时，脱氮效率一般并不高。针对这些问题，本课题采用多级SMBBR工艺处理低C/N城市污水，与原水厂的 A2/O工艺对比分析出水效果和污泥减量化特性，确定多级SMBBR工艺的最优的工艺运行参数，采用高通量测序技术分析多级SMBBR工艺的微生物群落结构。
　　本试验主要结论如下：
　　（1）多级SMBBR工艺处理低碳氮比城市污水时，出水COD、总氮和氨氮平均值分别为23.1 mg/L、10.2 mg/L、2.07 mg/L均达到城镇污水处理排放的一级A标准，其平均去除率分别为90.7%、85.2%、96.7%；各项指标均优于A2/O工艺，特别是TN能够稳定达标，解决了低碳氮比污水TN难以达标的问题。但是多级SMBBR工艺除磷效果不佳，需要额外投加药剂化学除磷。多级SMBBR工艺同时表明：反应器的污泥产率为0.12，约为A2/O工艺的1/4~1/5，污泥减量效果显著。
　　（2）试验考察该工艺硝化液回流比、DO浓度和温度对脱氮效果的影响。工艺的硝化液回流比由50%增加到200%时，NH4+-N平均去除率也随之增加，TN去除率呈现先升高后下降趋势；在回流比为150%时，工艺获得TN、NH4+-N的最佳的去除效果。随着DO浓度的增加，氨氮和总氮的去除率都呈现先升高后降低的趋势。溶解氧（DO）浓度为4mg/L时，一级好氧池（SMBBR）脱氮效果最好。温度由15℃增加到30℃，工艺的脱氮效能随之增加，但影响效果不明显，多级 SMBBR工艺对温度变化有良好的适应性。
　　（3）试验采用高通量测序技术对多级SMBBR工艺各反应器和水厂好氧池微生物群落结构进行分析结果表明，稳定运行阶段，各反应器由于进水污染物浓度和溶解氧环境不同，导致微生物群落多样性和差异性相差较明显。综合分析多级SMBBR反应器的一级好氧池微生物最为丰富，其次分别为水厂好氧池、多级SMBBR反应器的二级好氧池、厌氧池。在门和属水平分析微生物群落结构，由于各反应器功能不同，微生物种类也存在显著差异。

目录

声明

1绪论

1.1低碳氮比城市污水

1.2特异性流化生物膜法（SMBBR）

1.3环境微生物分析方法

1.4选题的目的意义及内容

2.1试验装置及填料

2.2试验水质

2.3试验检测项目与分析方法

3.1多级SMBBR反应器的启动与挂膜

3.2两种工艺对污染物去除效果对比分析

3.3两种工艺污泥产率对比分析

3.4本章小结

4多级SMBBR工艺脱氮影响因素研究

4.1硝化液回流比对多级SMBBR工艺脱氮性能的影响

4.2 DO浓度对多级SMBBR工艺脱氮性能的影响

4.3温度对多级SMBBR工艺脱氮性能的影响

4.4本章小结

5 多级SMBBR工艺微生物群落结构研究

5.1高通量测序方法

5.2文库构建和上机测序

5.3测序数据处理

5.4 OTU分析及物种注释

5.5微生物多样性分析

5.6微生物的差异性分析

5.7微生物群落结构分析

5.8本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢