短程反硝化除磷脫氮工藝與微生物特性研究.pdf

1、水資源短缺和水體富營養(yǎng)化是當今世界環(huán)境保護面臨的嚴峻問題，隨著水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象日益嚴重，污水排放標準要求日趨嚴格，開發(fā)出一種高效、經濟、節(jié)能的脫氮除磷新工藝成為水體污染防治領域的研究熱點。本文在生物脫氮除磷理念指導下，以原有脫氮除磷污水處理工藝研究為基礎，針對傳統(tǒng)脫氮除磷工藝存在的高能耗、碳源競爭和污泥齡的矛盾，進行了反硝化除磷脫氮工藝試驗研究;建立了雙污泥短程硝化反硝化除磷脫氮系統(tǒng)A2N-SBR;分析了系統(tǒng)的影響因素，考察了系統(tǒng)長期穩(wěn)

2、定運行效果，運用微生物生理生化試驗結果和分子生物學基因測序16Sr DNA手段，對反硝化聚磷菌進行菌種鑒定。
　　采用低氨氮濃度向高氨氮濃度馴化的方式達到短程硝化系統(tǒng)N-SBR的快速啟動，并考察溫度、pH、SRT和DO等因素對N-SBR運行效果的影響。試驗結果表明:亞硝態(tài)氮積累率并非與溫度成正相關，11～14℃溫度段和30～33℃溫度段短程硝化效果要好于15～20℃溫度段，此外，通過延長微氧曝氣時間的方式能夠一定程度上增大亞硝態(tài)氮

3、積累率;pH的變化能夠引起游離氨FA濃度的變化，在FA濃度小于10mg/L條件下，pH與亞硝態(tài)氮積累率成正比，短程硝化反應過程中，pH曲線呈驟然降低又迅速升高后逐漸降低的趨勢;SRT為8d大于亞硝酸菌的世代周期而小于硝酸菌的世代周期，亞硝酸菌得到最大積累;低DO環(huán)境有利于亞硝酸菌生長，DO為0.5～1.2mg/L短程硝化效果最佳。當溫度為25～30℃，pH為7.3～7.5，SRT為8d，DO為0.5～1.2mg/L最佳運行條件下，短程硝

4、化反應最徹底，亞硝態(tài)氮積累率為90.62％，出水亞硝態(tài)氮濃度為62.06mg/L，最大比亞硝態(tài)氮積累速率為8.36mg/gVSS.h。
　　通過電子受體的轉變，將傳統(tǒng)聚磷菌污泥馴化為以亞硝態(tài)氮為電子受體的反硝化聚磷菌污泥，成功實現(xiàn)了反硝化除磷系統(tǒng)的啟動，分析pH、SRT、溫度等因素對A2-SBR運行效果的影響。結果表明:當pH為6.5～8時，最大厭氧釋磷速率、最大缺氧吸磷速率與pH值成正相關，pH＞8時，易形成磷酸鹽沉淀除磷效果變

5、差;連續(xù)不排泥系統(tǒng)除磷效果不穩(wěn)定，當SRT≤24d時，隨著SRT的增大，反硝化聚磷菌DPB吸收外碳源并轉化為聚β羥基丁酸PHB的量越多，除磷效果越好，出水COD濃度越低。隨著溫度升高，微生物新陳代謝速度加快，釋磷和吸磷能力提高，電子受體NO2-N利用率提高，但溫度過高達到32℃時，單位質量污泥中微生物可利用的碳源相對減少，致使反硝化聚磷菌除磷能力下降;電子受體亞硝態(tài)氮投加方式和濃度是反硝化除磷系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵，與集中投加電子受體相比，

6、連續(xù)滴加電子受體的系統(tǒng)抗亞硝態(tài)氮的抑制能力更強，亞硝態(tài)氮濃度過小導致電子受體不足，吸磷不徹底，亞硝態(tài)氮濃度過大，對反硝化除磷菌產生毒性，影響除磷效果，26mg/L為反硝化除磷最佳亞硝態(tài)氮濃度。當pH為7.8，SRT為24d，溫度為24℃，連續(xù)滴加亞硝態(tài)氮濃度為26mg/L最佳運行條件下，系統(tǒng)平均除磷率為88.04％，出水TP濃度為1.05mg/L。
　　雙污泥短程硝化-反硝化除磷脫氮系統(tǒng)是將N-SBR反應器含亞硝態(tài)氮出水連續(xù)滴加到

7、A2-SBR反應器的缺氧吸磷運行階段，為系統(tǒng)反硝化除磷反應提供電子受體，達到除磷脫氮的目的。雙污泥系統(tǒng)穩(wěn)定運行30d測定COD、TN、TP出水平均濃度分別為:22.72mg/L、3.64mg/L和1.1mg/L;典型周期內N-SBR反應60min內COD的去除基本完成，反應結束亞硝態(tài)氮濃度為74.4mg/L，亞硝態(tài)氮積累率為94.8％; A2-SBR厭氧末釋磷量達10.53mg/L，缺氧吸磷結束出水TP濃度為1.14mg/L，去除率達8

8、8.8％，NO2--N出水濃度為0.53mg/L。
　　反硝化除磷機理與傳統(tǒng)好氧除磷機理十分相近，唯一的區(qū)別在于電子受體不同，本文的電子受體為亞硝態(tài)氮，消耗單位還原型輔酶NADH2所產生的ATP量不同，造成了吸磷量不同。反應中基質濃度的變化能夠反映反硝化聚磷菌代謝過程，厭氧條件下，74.07mg/L外碳源COD和78.61mg/L糖原轉化為150.88mg/L PHB，且發(fā)生明顯的釋磷現(xiàn)象;缺氧條件下，PHB作為電子供體，19.5

9、5mg/L NO2--N作為電子受體進行反硝化除磷，出水TP濃度為1.08mg/L，除磷率達84.79％。
　　采用生理生化實驗和16Sr DNA分子微生物學手段對反硝化除磷系統(tǒng)中篩選出13株菌進行了擴增和測序，鑒定出PB、PF、NC1-1、NG1和NG2均為烷源戈登氏菌屬，PC為鞘胺醇單胞菌屬、PD1為副球菌屬、PD2為氨醇單胞菌、PE為迪茨菌屬、PG為短波單胞菌屬、NC1-2和NC1-3為嗜麥芽窄食單胞菌屬、NF為司徒茨假單胞