部分亚硝化/厌氧氨氧化工艺处理酚氨废水的效能及调控研究

摘要

本论文主要研究了分体式和一体式部分亚硝化/厌氧氨氧化工艺处理酚氨废水的运行效能及调控，通过对工艺系统中氨氧化菌(AOB)活性、亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性、厌氧氨氧化活性(SAA)、异养硝化细菌的活性、反硝化细菌的活性、酚降解菌的活性(SUR)和污泥比耗氧速率(SOUR)等分析，揭示反应器的运行效能和调控机制;进一步通过对分体式和一体式部分亚硝化/厌氧氨氧化工艺处理酚氨废水过程中菌群结构的变化的分析，揭示其演变机制。最终得到如下结果:
　　(1)在分体式部分亚硝化/厌氧氨氧化反应器中，采用膜分离技术提高了部分亚硝化反应器中AOB的浓度，同时避免了微生物间的竞争影响。研究结果表明，部分亚硝化反应器仅用27天便启动成功并稳定运行，工艺的总氮去除率最高可达82.4％。厌氧氨氧化菌对苯酚毒性的耐受程度要高于AOB和NOB。因此，利用厌氧氨氧化技术实现酚氨废水的脱氮处理是可行的。此外，较高的酚氮比（质量比）会严重抑制AOB和NOB的活性。通过降低酚氮比，AOB的活性能够及时恢复。
　　(2)一体式部分亚硝化/厌氧氨氧化反应器接种厌氧氨氧化污泥运行26天后，总氮去除率可达到73％，COD去除率更是能达到79.5％。反应器运行初期厌氧氨氧化菌会出现衰减现象，相应的SAA值从28.85±0.97mgNH4+-N·g-1VSS·d-1下降至19.30土2.44mg NH4+-N·g-1VSS·d-1，但是运行稳定后，SAA得到恢复（增加至20.85±1.01mg NH4+-N·g-1VSS·d-1）。
　　(3)在酚氮比为0.5时，部分亚硝化反应器中主导菌群为Pseudofulvimonas(14.66％),Gemmatimonas(14.57％),Nitrosomonas(9.99％),Aquimonas(6.14％),Zoogloea(3.77％)，Thauera(3.23％)和Truepera(2.69％)。污泥的主要作用是将NH4+-N部分亚硝化以及降解苯酚。当酚氮比增加至1.5时，氨氧化菌Nitrosomonas受到严重抑制，活性降为零。当苯酚和氨氮的浓度分别为300mg·L-1和600mg·L-1，异养硝化细菌的活性受到抑制，Nitrosomonas丰度上涨，部分亚硝化反应也随即恢复。在一体式反应器稳定运行过程中Nitrosomonas持续生长并保持优势菌种地位，而亚硝酸盐氧化菌Nitrospira几乎被完全抑制。最后，在反应器稳定运行过程中发现，Candidatus Brocadia和Candidatus Kuenenia是酚氨废水厌氧氨氧化脱氮处理的优势菌。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 酚氨废水的来源及危害

1．2．1 物理法

1．2．2 化学法

1．2．3 生物处理方法

1．2．4 酚氨废水的处理存在的问题

1．3 新型生物处理工艺

1．3．1 厌氧氨氧化技术的提出

1．3．2 厌氧氨氧化工艺类型及特点

1．3．3 厌氧氨氧化工艺的研究进展

1．4．1 目的和意义

1．4．2 研究内容

第二章 分体式部分亚硝化／厌氧氨氧工艺的运行效能及调控

2．1 引言

2．2．1 实验材料

2．2．2 接种污泥和人工模拟废水

2．2．3 实验设计

2．2．4 AOB活性和NOB活性的测定

2．2．5 厌氧氨氧化活性(SAA)的测定

2．2．6 酚氮比对污泥活性的影响

2．2．7 酚降解活性的测定

2．2．8 其他指标检测方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 酚氮比对氨氧化菌，亚硝酸盐氧化菌和厌氧氨氧化菌活性的影响

2．3．2 部分亚硝化／厌氧氨氧化反应器处理酚氨废水的启动研究

2．3．3 高浓度苯酚对酚氨废水处理效能的影响(阶段Ⅱ)及酚氨比调控作用(阶段Ⅲ)

2．4 本章小结

第三章 一体式部分亚硝化／厌氧氨氧化工艺的运行效能及调控

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 反应器启动

3．2．2 接种污泥和人工模拟废水

3．2．3 实验设计

3．2．4 反硝化活性的测定

3．2．5 异养硝化细菌活性的测定

3．2．6 比耗氧速率(SOUR)的测定

3．2．7 其他指标检测方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 一体式部分亚礴化，厌氧氨氧化工艺的启动研究

3．3．2 反应器启动阶段污泥活性变化

3．3．3 一体式部分亚硝化恹氧氨氧化工艺稳定运行效能研究

3．3．4 反应器稳定运行阶段污泥活性的变化

3．4 本章小结

第四章 部分亚硝化／厌氧氨氧化处理酚氨废水的菌群结构演变机制

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 实验材料

4．2．2 生物菌群结构分析方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 分体式部分亚硝化／厌氧氨氧化菌群结构演变机制

4．3．2 一体式部分亚硝化／厌氧氨氧化启动阶段化菌群结构演变机制

4．3．3 一体式部分亚硝化／厌氧氨氧化稳定运行阶段菌群结构演变机制

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况