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城市污水反硝化除磷工艺及N_2O减量控制研究

高会杰  
【摘要】:近年来我国氮磷污染物的过量排放导致的“水体富营养化”现象日益严重,随着我国污水排放标准的不断提升,污水脱氮除磷已成为污水处理领域的研究重点之一。反硝化除磷技术可以很好的解决传统脱氮除磷工艺中存在的碳源竞争、污泥龄矛盾、菌群结构竞争等问题,同时可以更高效的利用城市污水中有效的碳源,以“一碳两用”的方式处理低C/N比污水。然而反硝化除磷过程中常常伴随着N2O的产生,因此研究反硝化聚磷菌(Denitrifying Phosphorus Accumulation Oganism,简称DPAO)在N2O代谢过程中的影响因素及减量控制策略具有重要意义。本论文以NO3--N为电子受体的反硝化除磷系统为研究对象,利用城市污水启动并运行SBR反应器富集DPAO,针对反硝化除磷过程中产生N2O的现象,利用批次实验,考察了不同因素对DPAO的N2O代谢的影响,并对N2O减量控制参数进行探讨。得到以下主要结论。1)采用实验室已有稳定运行的AAO系统内的污泥作为接种污泥,以乙酸+生活污水作为进水,利用SBR反应器成功启动并稳定运行反硝化除磷系统,系统稳定运行后出水中的磷浓度与硝态氮的浓度均低于1mg/L,氮的去除效率可以达到95%以上。利用FISH技术对接种污泥和运行120天后的活性污泥中的PAO进行鉴定,PAO占全菌的比重由初始的1%-2%上升至11%。2)以稳定运行120天的反硝化除磷系统种泥为研究对象,考察不同电子受体对DPAO反硝化除磷代谢的影响,从未经亚硝态氮驯化的种泥也可以利用亚硝态氮作为电子受体进行缺氧吸磷,初始投加60mg/L的情况下,并未表现出抑制现象;以O2、NO2、NO3作为电子受体在前90min的,磷浓度的降低有良好的线性相关性,吸磷速率分别为19.1、16.5和12.6mg P/L·h;在以亚硝态氮和硝态氮作为电子受体,反硝化除磷过程中出现了明显的N2O的积累,最高N2O积累量比和初始总氮的比例分别为23.7%和2.3%。3)利用已驯化120天的反硝化除磷系统污泥作为种泥,研究不同亚硝态氮投加方式、不同进水COD浓度以及不同p H环境对反硝化除磷过程中N2O产生的影响,确定可以减少反硝化除磷阶段N2O产生的控制策略:多次投加亚硝态氮的方式,较高的进水COD浓度及较高的p H的运行条件均可明显减少N2O的积累,降低N2O的产生。


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