厌氧/限氧SBR同步脱氮除磷启动、影响因素及N2O释放特性

摘要

SBR同步硝化反硝化除磷(simultaneous nitrification,denitrification and phosphorus removal，简称SNDPR)是指在厌氧/限氧条件下实现氮和磷的同步去除。和经典的生物脱氮除磷工艺相比，具有需氧量低、节约碳源、污泥产量低等优点，但同时研究发现，该工艺过程中释放较多的强温室气体N2O，因此，同步硝化反硝化除磷过程中N2O的释放与控制的研究近年来备受关注。
　　本课题以人工配水为处理对象，采用小试SBR反应器，在厌氧/限氧条件下成功启动了SBR同步硝化反硝化除磷并实现了稳定运行。在此基础上，研究了进水pH、DO浓度以及COD浓度等重要参数对同步硝化反硝化除磷效果以及N2O释放特性的影响规律，旨在为提高同步脱氮除磷效果及降低N2O的释放控制提供依据，所得成果如下:
　　（1）采用小试SBR反应器，以人工合成含氮磷废水为进水，接种实验室驯化好的亚硝化污泥，通过逐步提高进水COD和PO43--P浓度并逐渐调整进水氨氮浓度和限氧DO浓度(0.3~0.8mg·L-1)的措施，在第16d实现了SBR厌氧-限氧同步脱氮除磷，氮、磷的去除率分别达到76.1±5％、98.4±1%。
　　（2）研究了不同的DO浓度（<0.3mg·L-1，0.3~1.0mg·L-1，>1.5mg·L-1）对同步硝化反硝化除磷及N2O释放的影响，结果发现，随着DO浓度的升高，除磷率分别为74.2%，82.6%，88.5%；脱氮率分别为47.8%，76.3%，31.3%；N2O释放量分别为5.5、7.4、2.0mg·L-1，相应的转化率为58.2%、50.4%、34.1%。表明控制DO浓度为0.3~1.0mg·L-1时，系统能取得较好的同步脱氮除磷效果，但此时会增加N2O的释放量。
　　（3）研究了pH值（6.0、7.0、8.0、9.0）对同步硝化反硝化除磷及N2O释放的影响，结果发现，pH值由6.0到9.0时,除磷率分别为84.0%、74.7%、79.6%、87.7%，pH值为9.0时除磷效果最好，其次为pH值为6.0时。脱氮率分别为83.9%、77.5%、64.9%、67.8%，pH值为6.0时脱氮率最好。随着pH值升高，N2O释放量逐渐减少，pH值为6.0时的N2O释放量是pH值为9.0时的3.5倍。表明进水pH值为中性时可获得良好的同步脱氮效率并同时减少N2O的释放。
　　（4）研究了COD浓度（46、100、200mg·L-1）对同步硝化反硝化除磷及N2O释放的影响，结果发现，随着COD浓度的增加，除磷率分别为62.3%、70.53%、86.73%，脱氮率分别为55.2%、67.6%、74.6%，脱氮和除磷率都随着COD浓度的增加而升高；N2O释放量分别为4.9、5.0、2.7mg·L-1，N2O转化率分别为45.0%、37.3%、20.0%。表明在研究浓度范围内，随COD浓度的升高能提高脱氮除磷效率，同时减少N2O的释放。
　　（5）以厌氧末污泥为研究对象，通过缺氧批式实验对比研究了分别投加9.8mg·L-1和18.3mg·L-1的NO3--N以及10.7mg·L-1的NO2--N对系统脱氮除磷的影响，结果发现，吸磷速率分别为6.0、7.2、6.7mg P·L-1·h-1，吸磷量与脱氮比值分别为1.1，1.3，0.9，表明系统中发生了明显的反硝化氮除磷现象。但此时的吸磷速率仅为厌氧/限氧条件下的1/4左右，表明系统中同时存在强化生物除磷和反硝化除磷两种除磷途径，且前者为主要除磷途径。同时，发现N2O的积累主要发生在以NO2--N作为电子受体时，表明N2O释放主要受NO2--N浓度的影响，且结合SBR限氧段NO2--N积累现象推断系统中的脱氮途径为短程硝化反硝化。

目录

声明

1 绪论

1.1 生物脱氮除磷理论与技术的发展

1.2 生物脱氮过程中N2O的释放

1.3 本课题研究的目的及意义

1.4 本课题的主要研究内容

1.5 课题资助

2 SBR同步硝化反硝化除磷的启动及运行

2.1 材料与方法

2.2 SBR同步脱氮除磷系统的启动与维持

2.3 SBR同步硝化反硝化除磷系统运行参数优化

2.4 SBR单周期污染物转化去除特性

2.5 本章小结

3 SBR同步硝化反硝化除磷影响因素及N2O释放特性研究

3.1 材料与方法

3.2 曝气量（DO浓度）对同步脱氮除磷效果及N2O释放影响

3.3 进水pH值对同步脱氮除磷效果及N2O释放影响

3.4 COD浓度对同步脱氮除磷效果及N2O释放影响

3.5 本章小结

4 同步硝化反硝化除磷机理及N2O释放原因研究

4.1 同步脱氮除磷机理探讨

4.2 SNDPR系统中N2O释放原因探讨

4.3本章小结

5 结论及展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的发表的论文