基于反硝化聚磷的移动床生物膜反应器污水处理新工艺研究

【摘要】：生物法同时脱氮除磷工艺一直存在难以解决的问题。近年来,随着反硝化除磷技术的出现,及其对脱氮除磷机理深入的研究,确定反硝化除磷技术是利用一类反硝化聚磷菌(Denitrifying Phosphorus removal Bacteria,DPB)进行同时脱氮除磷；与传统的生物技术相比,在氮的去除率相同条件下,反硝化除磷技术中的碳源发挥了“一碳两用”的功能；其生物特性机理的关键在于当微生物菌群处于缺氧状态下,能够以硝酸盐氮为电子受体,同时吸收大量磷。本课题意在探索一种反硝化聚磷菌在悬浮填料上的培养驯化和考察不同曝气量对脱氮除磷反应速率的影响,以及在恒定曝气量下,通过调节C/N/P比例,观察COD、NH4+-N、TN和TP的变化规律,并考察分析了在驯化初期、中、稳定期阶段主要污染指标COD、氨氮、硝酸盐氮、总磷的变化,进一步应证了反硝化聚磷菌脱氮除磷生化机理,为这一工艺中能达到更好的脱氮除磷效果提供控制参数。 本课题采用基于反硝化聚磷的移动床生物膜反应器污水处理新工艺,移动床生物膜反应器首先要解决的是填料启动挂膜的问题。以广州沥窖污水处理厂二沉池中的活性污泥为培养驯化种泥并采用连续进出水方式。废水从高位水箱靠重力流到反应器,出水进入二沉池。试验结果表明,水力停留时间为6h、悬浮填料填充率为40%时,在不同C/N/P比率条件下,移动床生物膜反应器对COD、NH4+-N和TN去除性能好且稳定,平均去除率分别达到90%、94.8%和62.39%以上,而TP的去除率受C/N/P值影响较大,当C/N/P的比值为100/10/1.8时,平均去除率达到58.03%。一定的溶解氧(DO)质量浓度能保证反应器中COD、NH4+-N高效稳定的去除,同时是TN和TP同时去除的重要影响因素,在反应器中最佳DO值约为3mg/L。由于附着在悬浮填料生物膜内部存在厌氧、缺氧微环境条件,在反应器中存在少量的反硝化聚磷菌(DPB)。同时用静态实验来估算DPB在聚磷菌(PAOs)中所占比例。厌氧释磷后,系统中污泥表现出较好的好氧吸磷性能,且为6.64mg/(gMLVS S)。缺氧吸磷为0.42mg/(g MLVSS),DPB在PAOs中所占比例约为6.33%。由此进一步证实附着在悬浮填料生物膜内部确实存在厌氧、缺氧微环境条件,只不过这个微环境不充分。系统中TP的去除主要是以O：为电子受体的PAOs,而DPB仅仅占一部分。 【关键词】：移动床生物膜反应器 悬浮填料 脱氮 除磷 反硝化聚磷菌
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• CONTENT11-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 课题背景14-15
• 1.2 悬浮填料附着生物膜同时去除碳氮磷的机理15-20
• 1.2.1 生物膜法的基本原理及特点15-16
• 1.2.2 生物膜法去除碳氮磷的机理16-20
• 1.2.3 生物膜法脱氮除磷工艺简述及研究进展20
• 1.3 反硝化聚磷的移动床生物膜反应器新工艺技术理论与研究进展20-23
• 1.3.1 反硝化脱氮除磷技术理论及研究进展20-21
• 1.3.2 反硝化聚磷的移动床生物膜反应器新工艺特点21-23
• 1.4 课题研究意义,主要目的及内容23-25
• 1.4.1 课题的目的、意义23-24
• 1.4.2 课题研究内容24-25
• 1.5 本文的创新之处25-26
• 第二章 实验材料与方法26-35
• 2.1 实验装置和材料26-28
• 2.1.1 实验装置及工艺图26-27
• 2.1.2 悬浮填料27-28
• 2.2 废水的水质与分析方法28-29
• 2.2.1 废水的水质28
• 2.2.2 水质分析方法28-29
• 2.3 仪器、药品29-31
• 2.4 数据处理31
• 2.5 启动与挂膜31-35
• 第三章 反硝化聚磷的移动床生物膜反应器工艺同步去除碳氮磷的研究35-48
• 3.1 DO对COD、NH4+—N、TN和TP去除的影响35-39
• 3.1.1 不同DO对COD、NH4+—N的去除率影响35-37
• 3.1.2 不同DO对TN的去除率影响37-38
• 3.1.3 不同DO对TP的去除率影响38-39
• 3.2 C/N/P比对COD、NH4+—N、TN和TP去除的影响39-44
• 3.2.1 对COD、NH4+—N、TN的去除率影响39-41
• 3.2.2 对TP的去除率影响41-43
• 3.2.3 反硝化聚磷菌对氮磷的去除43-44
• 3.3 反应器抗冲击负荷能力44-48
• 3.3.1 容积负荷对COD去除率的影响44-45
• 3.3.2 容积负荷对TN去除率的影响45-46
• 3.3.3 容积负荷对TP去除率的影响46-48
• 第四章 悬浮填料上附着反硝化聚磷菌脱氮除磷机理初步研究48-56
• 4.1 反硝化聚磷菌脱氮除磷机理48
• 4.2 附着在悬浮填料上的反硝化聚磷菌实际运行代谢机理初步分析48-55
• 4.2.1 COD降解变化规律与DPB脱氮除磷机理相关性分析49-50
• 4.2.2 NH_4~+—N降解变化规律与DPB脱氮除磷机理相关性分析50-52
• 4.2.3 NO_3~-—N降解变化规律与DPB脱氮除磷机理相关性分析52-53
• 4.2.4 TP降解变化规律与DPB脱氮除磷机理相关性分析53-55
• 4.3 小结55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间发表论文62-64
• 致谢64

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