解偶联代谢对活性污泥工艺中剩余污泥的减量化作用

摘要

活性污泥法是目前世界上应用最广泛的污水生物处理技术,但它一直存在一个最大的弊端,就是会产生大量的剩余污泥.该文针对中国目前已逐渐暴露出来的污泥出路问题,利用在质子载体存在下或发生好氧-缺氧循环时,生物发生合成代谢和分解代谢的解偶联,造成的能量泄漏反应使生物的生长速率下降的生物化学机制,通过物理、化学、生物等手段,主要依靠降低微生物产率以及利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解,使污水处理设施向外排放的生物量达到最小,从根本上、实质上减少污泥量.首先比较筛选了对污泥的减量化效果好、价廉、无毒的化学解偶联剂;在此基础上,研究了添加3,3′,4′,5-四氯水杨酰苯胺(TCS)的分批活性污泥工艺的剩余污泥减量化效果,以及对工艺运行效能和污泥性能的影响;着重进行了添加TCS的活性污泥工艺、好氧-沉淀-缺氧(OSA)工艺、添加TCS的OSA联合工艺的连续运行试验研究.研究了在分批间歇式活性污泥工艺中,投加液体TCS、固体TCS和固体TCS的投加方式对剩余污泥的减量化效果以及对工艺运行效能和污泥性能的影响.连续40 d的分批运行结果表明,3.6 mg/l TCS能降低污泥产量54.3％,而基质的去除能力没有受到影响,出水的总氮和氨氮浓度和对照相当.污泥的SVI略微有些增大,和对照相比污泥较疏松,但污泥的沉降性能未见有影响.污泥的比氧气消耗速率(SOUR)和脱氢酶活性都比对照污泥要高,说明TCS对污泥中的微生物有激活作用,促进能量泄漏,这是造成污泥产率降低的原因所在.经过40 d的运行后,在对照反应器中,仍有丝状菌存在,而添加TCS的反应器中的污泥中丝状菌则很少.连续运行60天的试验结果表明,每天投加TCS 40 mg,合建式完全混合活性污泥工艺中的剩余污泥产量下降30％,工艺的COD去除能力和污泥的沉降性能未受明显影响.但出水中的氨氮和总氮浓度增大了约16~18％.同时发现污泥的SOUR值提高,说明化学解偶联剂可使微生物,尤其是细菌的呼吸速率得以提高.添加TCS系统中的污泥,原生动物和后生动物种类和数量减少,而且活性较低.污泥中丝状菌较多,污泥较松散.微生物的种群结构也发生了改变.

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1我国污泥概况

1.1.1我国的污泥产量发展状况

1.1.2我国污泥处理处置的现状与问题

1.2国内外污泥减量化技术的研究现状

1.2.1基于隐性生长的污泥减量化技术

1.2.2基于生物捕食的剩余污泥减量化技术

1.2.3基于解偶联生长的剩余污泥减量化技术

1.3污泥减量化可能产生的负面影响

1.4论文构思和研究目标

1.4.1论文构思

1.4.2研究目标

1.5本研究的创新点及意义

参考文献

第二章化学解偶联剂筛选

2.1前言

2.2实验材料和方法

2.2.1实验材料

2.2.2试验方法

2.2.3测定项目和方法

2.3结果与讨论

2.3.1解偶联剂比较试验

2.3.2解偶联剂浓度试验

2.3.3生物量试验

2.4结论

参考文献

第三章 添加化学解偶联剂的分批活性污泥工艺研究

3.1前言

3.2投加液态TCS试验研究

3.2.1材料与方法

3.2.2结果与讨论

3.3投加固体TCS试验研究

3.3.1材料与方法

3.3.2结果与讨论

3.4 结论

参考文献

第四章 添加化学解偶联剂的连续活性污泥工艺、好氧—沉淀—缺氧(OSA)工艺以及联合工艺研究

4.1前言

4.2添加TCS的连续活性污泥工艺

4.2.1材料与方法

4.2.2结果与讨论

4.3添加TCS活性污泥工艺、OSA工艺以及两者联合工艺研究

4.2.1材料与方法

4.2.2结果与讨论

4.3结论

参考文献

第五章微生物解偶联能量代谢机理研究

5.1前言

5.2材料与方法

5.2.1菌种

5.2.2化学试剂与仪器

5.2.3培养基

5.2.4培养条件

5.2.5测定方法

5.3结果

5.3.1培养基的筛选

5.3.2生长培养基

5.3.3静息培养基

5.4讨论

参考文献

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

6.2.1能量泄漏反应是固有的还是诱导的?

6.2.2能量泄漏反应是怎样进行调节的?

6.2.3能量泄漏有利吗?

6.2.4维持能与内源代谢

参考文献

图表目录

攻读博士学位期间发表的学术论文

致谢