侧流水相化学磷回收对倒置A2/O生物系统的影响

摘要

氮、磷元素是生物生长主要的营养来源，同时又是引起水体富营养化的主要因素。随着国家排放标准的日益严格，污水厂出水总磷很难达到国家一级A的排放标准，单一的化学除磷成本又较高。磷是一种非可再生不可替代的自然资源，随着我国经济的发展，磷资源日益匮乏，因此，从磷的循环利用、排放标准的执行和水体富营养化的遏制等方面考虑，在生物除磷的基础上实施同步侧流水相化学磷回收是除磷的最优选择。然而在倒置A2/O连续流脱氮除磷系统（缺氧-厌氧-好氧）中实施侧流磷回收，会对聚磷菌造成磷剥夺，对主流系统的影响目前尚不清楚，同时侧流磷回收对系统微生物群落结构的影响鲜有报道。 本研究采用人工废水在倒置A2/O连续流脱氮除磷系统中进行厌氧上清液侧流磷回收，探究了不同侧流比对生物脱氮除磷的影响，解析侧流磷回收前后微生物群落结构的变化，为实际应用提供理论支撑。 论文获得的主要结论如下： （1）同步侧流化学除磷对系统氨氮和COD去除性能影响较小，同时系统脱氮除磷性能得到了一定改善，侧流20%时系统的释磷、好氧吸磷速率最大，进一步提高侧流比则逐渐降低，高侧流比不能够保证系统除磷能够稳定持续进行。 （2）污泥含磷率随侧流比的增加而降低，系统SVI值的变化趋势与污泥含磷率呈负相关性；侧流比对活性污泥的粒径大小和污泥的沉降性能影响较大，侧流30%时，粒径开始减小，污泥分布松散，沉淀性能变差，最终出现膨胀；低侧流比有助于改善系统的沉降性。同步侧流化学除磷促使了系统中丝状菌的生长，原生动物的数量也随侧流比的提高而表现出相应变化，对系统具有一定指示作用。 （3）典型周期实验表明：系统厌氧段正释磷酸盐浓度逐渐降低，污泥胞内合成的PHA含量显著减少，糖原变化趋势与之相反。 （4）连续流倒置A2/O同步侧流化学除磷工艺具有其独特优势，不仅能改善脱氮除磷性能同时可实现相当可观磷回收量。综合对比不同侧流比下的运行状况、菌群分析，同时出于经济性考虑，侧流比不宜过大，最佳侧流比应控制在20%。 （5）同步侧流化学除磷系统中，微生物多样性随侧流比增加而逐渐增多，系统中保留种泥的微生物比例在减少，系统主要以proteobacteria为主导菌群，由变形菌门衍生而来的α-proteobacteria、β-proteobacteria和γ-proteobacteria以及拟杆菌门衍生的噬纤维菌纲（Cytophagia）丰度的变化规律与系统脱氮除磷效果较吻合。 （6）随侧流比增加，具有反硝化除磷功能的Dechloromonas菌属的细菌丰度由接种时的0.05%增至7.95%，不动杆菌属的细菌丰度却由侧流前2.31%减少至0.21%；丝硫细菌属的细菌丰度由侧流前的0.01%增加到4.32%，这是引起系统污泥膨胀的主要原因；系统脱氮除磷效果和污泥性能的改变与上述功能菌群的演变息息相关。

目录

1 绪论

1.1 水中氮、磷元素来源及其危害

1.2 生物脱氮除磷原理及存在的问题

1.3 化学辅助生物除磷的研究现状

1.4 微生物群落结构研究现状

1.5 研究中存在的问题

1.6 课题来源、研究内容及意义

2 材料与方法

2.1 实验装置及运行条件控制

2.2实验废水水质

2.3 仪器及检测方法

2.4 高通量测序分析方法

2.5 活性污泥的驯化

3 侧流磷回收对活性污泥系统的影响性研究

3.1 对系统营养物质去除性能的影响

3.2 对活性污泥性能的影响

3.3 侧流对系统物质能量代谢的影响

3.4 磷回收情况

3.5 本章小结

4 化学磷回收对系统微生物菌群的影响

4.1 污泥样品选择及预处理

4.2 系统Alpha多样性分析

4.3 微生物种群结构间差异

4.4 不同阶段系统主导菌群的研究

4.5 本章小结

5结论与建议

5.1结论

5.2建议

致谢

参考文献

附录 硕士研究生学习阶段发表论文