反硝化除磷工藝與微生物學(xué)研究.pdf

1、為解決傳統(tǒng)除磷脫氮工藝中存在的矛盾，加深對(duì)反硝化除磷機(jī)理的研究，推動(dòng)雙污泥除磷脫氮系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，本課題以實(shí)際生活污水為處理對(duì)象，對(duì)連續(xù)流雙污泥系統(tǒng)進(jìn)行了長(zhǎng)期試驗(yàn)研究，包括對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)選取，微生物培養(yǎng)馴化，運(yùn)行工況參數(shù)選取和影響因素研究等。以及在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展的一系列厭氧-缺氧靜態(tài)燒杯試驗(yàn)、微生物學(xué)研究和有關(guān)動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)。
　　研究取得的創(chuàng)新性成果主要有：①成功地實(shí)現(xiàn)了采用實(shí)際生活污水短期對(duì)連續(xù)流雙污泥生物除磷脫氮系統(tǒng)的污泥培養(yǎng)和啟動(dòng)

2、，并提出了系統(tǒng)啟動(dòng)的操作程序和控制因素。②為避免人工合成污水有機(jī)底物單一的缺點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)以實(shí)際生活污水為處理對(duì)象成功的開(kāi)展了對(duì)連續(xù)流雙污泥系統(tǒng)相關(guān)研究，在實(shí)現(xiàn)高效去除有機(jī)污染物的同時(shí)，又達(dá)到了同步高效去除氮磷的污水深度處理目的。提出了該系統(tǒng) C/N比、回流比、水利停留時(shí)間等最佳工藝參數(shù)，更具有實(shí)際應(yīng)用的意義；③系統(tǒng)地進(jìn)行了對(duì)反硝化除磷主要影響因素的研究，將系統(tǒng)中氮磷與聚磷菌內(nèi)的聚合物的變化相結(jié)合，定性和定量地揭示了反硝化聚磷污泥的特性和反

3、硝化除磷的影響規(guī)律；完善了反硝化除磷機(jī)理，合理的闡釋了反硝化除磷的現(xiàn)象，科學(xué)地描述了反硝化除磷的工藝過(guò)程。④通過(guò)反硝化除磷微生物學(xué)研究，成功分離出多株反硝化聚磷菌，并分別對(duì)各株菌的聚磷能力給出定量描述。提出了反硝化聚磷菌的篩選方法，為反硝化除磷研究和工藝檢測(cè)提供了依據(jù)。
　　首先進(jìn)行的是連續(xù)流雙污泥系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物及氮磷去除特性的研究。雙污泥系統(tǒng)是將厭氧、缺氧反應(yīng)器與接觸氧化式硝化反應(yīng)器相結(jié)合。硝化菌與反硝化聚磷菌徹底分開(kāi)，互不混合。

4、反硝化聚磷污泥在厭氧-缺氧反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)，而硝化污泥獨(dú)自循環(huán)。反硝化聚磷污泥在厭氧池吸收污水中的有機(jī)底物并釋磷，在缺氧池利用硝化池供給的硝酸根為電子受體，以生物體內(nèi)聚合物(PHA)為底物，在反硝化的同時(shí)吸磷。這樣，解決了傳統(tǒng)除磷脫氮工藝中由于聚磷菌和反硝化菌在厭氧階段對(duì)原水中有機(jī)碳源的競(jìng)爭(zhēng)而引起的碳源不足這一主要矛盾。同時(shí)，硝化菌污泥齡長(zhǎng)而聚磷菌污泥齡短，二者徹底分開(kāi)，使硝化和除磷都能達(dá)到各自最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)。
　　對(duì)連續(xù)流雙污泥系統(tǒng)

5、的長(zhǎng)期研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)對(duì)生活污水處理效果很好，對(duì)COD、總磷、總氮和氨氮的平均去除率分別為81.78％、92.51%、75.75%和84.47%，均能達(dá)到污水處理的國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。但運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)處理污水的最佳C/N比是在4～5之間，不適合處理C/N過(guò)高或過(guò)低的污水，否則出水氮、磷都會(huì)受到影響。研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)出水受到超越污泥回流的影響，因此出水氨氮含量較高，多在4～8mg·l-1之間不等，無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全脫氮。超越污泥回流比(BFR)在

6、0.33～0.38之間TN去除效果最好，如果BFR低于0.28或高于0.48，均會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)TN、TP的去除。另外，在設(shè)計(jì)參數(shù)的選取上，后置曝氣吹脫池的水力停留時(shí)間(PAHRT)也不宜過(guò)長(zhǎng)，以15～20min較為適宜。同時(shí)還對(duì)溫度、堿度、污泥齡等多種因素對(duì)系統(tǒng)去除效果的影響進(jìn)行了研究。
　　通過(guò)同步進(jìn)行的間歇試驗(yàn)和靜態(tài)燒杯試驗(yàn)對(duì)不同碳源厭氧釋磷效果、缺氧階段各種影響因素對(duì)反硝化吸磷的影響等進(jìn)行了深入研究，并結(jié)合對(duì)聚磷菌體內(nèi)聚合物的

7、分析結(jié)果做出了合理的解釋。
　　利用傳統(tǒng)菌種分離鑒定技術(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室連續(xù)流雙污泥系統(tǒng)缺氧反應(yīng)器中的混合液分別在反硝化菌和聚磷菌培養(yǎng)基中進(jìn)行分離培養(yǎng)和菌種鑒定，然后對(duì)富集培養(yǎng)后的每株單菌分別進(jìn)行反硝化吸磷效果試驗(yàn)，最終篩選出同時(shí)具有反硝化吸磷能力的菌種。通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)，得到明顯具有反硝化效果的反硝化菌6株，分別屬于弧菌科、腸桿菌科(根據(jù)生理生化試驗(yàn)結(jié)果，只能鑒定到科)、假單胞菌屬、氣單胞菌屬和微球菌屬；聚磷菌9株，分別屬于葡萄球菌屬、鏈

8、球菌科、產(chǎn)堿菌屬、芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、腸桿菌科，其中具有反硝化能力的有6株。吸磷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在分離出的菌種中有11株在不同程度上具有反硝化吸磷能力。假單胞菌屬的菌株JB2和產(chǎn)堿菌屬的菌株 JB3的脫氮除磷效果最好。在得到的11株菌中，腸桿菌科的數(shù)量最多，為3株，占總數(shù)的27%；假單胞菌屬和產(chǎn)堿菌屬數(shù)量相等各2株，各占總數(shù)的18%；其余的氣單胞菌屬、弧菌科、鏈球菌屬、微球菌屬各1株。
　　利用試驗(yàn)得到的大量數(shù)據(jù)，對(duì)反硝化除磷動(dòng)力學(xué)