厌氧-好氧SBR中颗粒污泥胞内储存及脱氮除磷特性

摘要

本论文以絮状污泥为接种污泥,采用特殊运行方式的厌氧-好氧SBR.系统(厌氧后排水),在葡萄糖(G)、葡萄糖-乙酸钠(GA)及乙酸钠(A)基质条件下先后培养出了稳定的聚糖菌颗粒污泥:G、GA及A污泥均呈细状颗粒外观,光镜及环境扫描电镜下污泥呈球形或拟球形,密实且轮廓清晰,平均粒径分别为896、802、1153μm,最大粒径可达2000μm. 三种污泥均具有良好的沉降性能,SVI为20～30mL/g. 通过考察污泥颗粒化进程及颗粒污泥理化、微生物学特性,提出颗粒污泥形成周期模型即:絮状污泥、絮团状污泥、小颗粒出现、颗粒污泥生长、颗粒污泥占据优势、颗粒污泥成熟、颗粒污泥老化一更新.此外,分析认为颗粒污泥形成的主要原因是选择压、EPS及无机物作用:以临界沉降速度为选择压提供了物理作用上的选择优化,而EPS及无机物通过改变菌体及生物聚集体的表面特性,起到了稳定颗粒结构和加快颗粒化进程的作用,并指出基质种类、运行方式、有机负荷、进水时间等因素对于颗粒污泥的形成、特性及稳定性具有一定影响. 在三种基质条件下,通过对典型周期有机物、磷酸盐、胞内糖原及PHB变化的测定分析,证明有机基质的种类对于聚糖菌能量利用模式、有机物吸收速率及胞内储存物质种类具有显著的影响.此外,污泥初始胞内糖原水平是有机物吸收数量及吸收速率的关键影响因素:当糖原水平低于0.05 g/gSS时,厌氧有机物去除率与糖原水平直接相关；而糖原水平高于0.05g/gSS时, 厌氧有机物去除率趋于稳定.不同糖原水平污泥厌氧吸收有机物的速率具有明显差异,在厌氧初期有机物快速吸收阶段,有机物厌氧吸收速率随胞内糖原水平升高而增加. 聚糖菌颗粒污泥厌氧一好氧批式实验表明,聚糖菌颗粒污泥具有较强的同步硝化反硝化(SND)能力,TOC/N分别为5.0,4.0,2.8时,SND效率分别96.4﹪、95.3﹪及96.2﹪,而周期总氮去除效率随着碳氮比降低而降低,分别为66.0﹪、61.2﹪及56.3﹪.此外,以硝酸盐及亚硝酸盐为初始氮源的厌氧-缺氧及厌氧-好氧批式实验表明,与聚磷菌类似,聚糖菌也具有反硝化能力,在聚糖菌颗粒污泥SND过程中,污泥以厌氧阶段储存于胞内的多聚物PHB作为反硝化碳源,并且反硝化聚糖菌是系统中反硝化能力的来源. μ以具有一定SND能力的聚糖菌颗粒污泥为接种污泥,经过41天的培养获得了具有同步硝化反硝化除磷能力的颗粒污泥,在单级厌氧-好氧颗粒污泥SBR中实现了有机物及氮、磷的同步去除.培养末期颗粒污泥粒径600～1000gm,SVI为48 mL/g,周期TOC、氨氮、总氮及磷酸盐去除率分别为90.0﹪、99.3﹪、85.5﹪及95.6﹪.通过批式实验证明颗粒污泥脱氮除磷过程中,SND过程以胞内储存物质PHB为反硝化碳源,利用了反硝化聚磷菌与反硝化聚糖菌的代谢能力,而磷的去除是由聚磷菌与反硝化聚磷菌共同完成的.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1好氧颗粒污泥技术

1.1.1生物聚集体的形态结构

1.1.2颗粒污泥技术

1.1.3好氧颗粒污泥技术应用前景

1.2胞内储存物质理论

1.2.1胞内储存物质的种类

1.2.2胞内储存能力的产生

1.2.3储存过程中的能量来源

1.3胞外聚合物理论

1.3.1 EPS的化学成分及来源

1.3.2影响污泥EPS含量的因素

1.3.3 EPS对于污泥性状的影响

1.4新型生物脱氮除磷理论与技术

1.4.1同步硝化反硝化

1.4.2反硝化除磷

1.5本论文研究背景、目的与研究内容

1.5.1研究背景与目的

1.5.2主要研究内容

第二章好氧颗粒污泥的形成及其特性

2.1引言

2.2材料与方法

2.2.1试验装置与运行方式

2.2.2接种污泥与进水水质

2.2.3分析测定方法

2.3结果与讨论

2.3.1颗粒污泥形成及颗粒污泥稳定性

2.3.2接种污泥与好氧颗粒污泥理化、生化特性

2.3.3好氧颗粒污泥形成机理

2.3.4好氧颗粒污泥形成及稳定性影响因素

2.4小结

第三章厌氧-好氧SBR中聚糖菌颗粒污泥有机物吸收及胞内储存特性

3.1引言

3.2材料与方法

3.2.1试验装置与运行方式

3.2.2进水水质

3.2.3分析测定方法

3.3结果与讨论

3.3.1三种基质有机物吸收及胞内储存特性

3.3.2能量来源

3.3.3基质种类对于有机物吸收及胞内储存的影响

3.3.4胞内糖原水平对于厌氧有机物吸收的影响

3.3.5聚糖菌颗粒污泥厌氧吸收有机物机理

3.4小结

第四章聚糖菌颗粒污泥基于胞内储存物质的同步硝化反硝化

4.1引言

4.2材料与方法

4.2.1试验装置与运行方式

4.2.2分析测定方法

4.3结果与讨论

4.3.1聚糖菌颗粒污泥的富集

4.3.2聚糖菌颗粒污泥缺氧反硝化能力

4.3.3聚糖菌颗粒污泥好氧反硝化能力

4.3.4不同碳氮比下聚糖菌颗粒污泥SND能力

4.3.5聚糖菌颗粒污泥基于胞内储存物质的SND特点

4.4小结

第五章颗粒污泥基于胞内储存物质的同步脱氮除磷

5.1引言

5.2材料与方法

5.2.1试验装置与运行方式

5.2.2进水水质

5.2.3分析测定方法

5.3结果与讨论

5.3.1接种污泥基本特性

5.3.2同步脱氮除磷颗粒污泥的培养

5.3.3同步脱氮除磷污泥脱氮特性

5.3.4同步脱氮除磷污泥除磷特性

5.3.5颗粒污泥基于胞内储存物质的同步脱氮除磷特征

5.4小结

第六章结论、创新点与建议

6.1结论

6.2创新点

6.3建议

参考文献：

附录：攻读博士学位期间发表论文与参加科研情况

致谢