中低磷含量污水强化生物除磷及磷的回收研究

摘要

磷是生命的基本构成元素之一，人类工业生产和农业种植也对磷有着大量的需求。但是根据全球已探明的磷矿石储量以及人类的开采利用速度，磷矿将在200年左右时间被开采完毕。而我们人类对磷的利用使得磷有很大一部分都溶解在了各类工农业和生活污水当中。特别是大量的生活污水不仅给污水处理带来了巨大的压力，更导致磷元素流向各类水体造成水体富营养化。污水处理过程中的除磷工艺相对较为成熟，但是对磷的有效回收还十分的缺乏，因此，研究从污水中具有可操作性的有效回收磷的技术具有重要的理论和应用价值以及环保意义。强化生物除磷（Enhanced Biological Phosphorus Removal，EBPR）是利用活性污泥中的聚磷菌（Polyphosphate Accumulating Organisms, PAOs）在厌氧状态下向水体中释放磷，在好氧状态下以远远超过其生长需要的水平从水体中摄取磷的生物机理达到除磷的目的，该方法具有运行成本低，适应性广的特点。磷酸铵镁结晶法（Magnesium Ammonium Phosphate, MAP）则是利用镁、氨根和磷酸根在溶液中达到过饱和状态时会生成磷酸铵镁结晶的原理对污水中的磷进行回收的方法，该方法能够很好的实现对高磷废水中磷的回收，且回收产物具有很高的氮磷含量。本研究对上述两种方法开展研究，有机将两种方法结合，对实现从城镇污水中回收磷具有很强的操作性，为实际污水处理提供了理论依据。
　　本研究利用MOPS-BCIP蓝白斑筛选结合Albert染色、除磷能力检测、Biolog自动微生物鉴定系统和16S-rDNA序列分析等方法，从天津纪庄子污水处理厂筛选分离得到5株聚磷菌G2、G9、G21、G22、G24，分类鉴定结果表明他们分别属于不动杆菌属（Acinetobacter）、弗格斯氏菌属（Vogesella）、克雷伯氏菌属（Klebsiella）、假单胞菌属（Pseudomonas）和希瓦氏菌属（Shewanellaceae）。五株聚磷菌的除磷能力分别为6.9 mg/L、2.6 mg/L，、5.7mg/L、3.7mg/L、4.7mg/L。采用实验室规模的SBR装置运行EBPR系统，通过磷含量测定和DGGE技术监测驯化过程，对聚磷菌进行驯化和富集，得到了77％的除磷效率。研究了向活性污泥中回注聚磷菌对 EBPR系统的影响，发现回注聚磷菌对系统具有一定的促进作用，但是必须对回注菌剂进行进一步的研究，确保其菌种能够成为优势聚磷菌。采用磷浓度为150mg/L模拟废水，研究MAP结晶法的反应规律，确定了pH=10、Mg:N:P=1.5:1.5:1.0为结晶反应的优化条件，并且取得了98%的磷回收效率。采用此优化条件对磷含量为127.35mg/L的污泥消化液进行处理，取得了75%回收效率。

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第一章 前言

第一节 磷资源及污水处理现状

第二节 强化生物除磷与聚磷菌

第三节 磷的回收方法与研究现状

第四节 本文主要研究内容和意义

第二章 聚磷菌的分离筛选和聚磷能力检测

第一节 实验材料

第二节 实验方法

第三节 结果与讨论

第四节 本章小结

第三章 EBPR系统中聚磷菌的富集驯化

第一节 实验材料

第二节 实验方法

第三节 结果与讨论

第四节 本章小结

第四章 MAP法回收磷及其影响因素研究

第一节 实验材料

第二节 实验方法

第三节 结果与讨论

第四节 本章小结

第五章 结论和展望

5.1聚磷菌的筛选分离和聚磷效果验证

5.2 EBPR系统中聚磷菌富集驯化和菌群变化规律

5.3 MAP法回收磷及其影响因素研究

5.4研究展望

参考文献

致谢

个人简历

在学期间发表的学术论文与研究成果