碳源对静置/好氧/缺氧SBR（SOA-SBR）脱氮除磷性能的影响

【摘要】我国经济高速发展的同时，环境质量急剧恶化，水体污染中，氮、磷的大量无序排放导致的富营养化尤为严重。与此同时，随着生活水平的提高，人们对环境质量的预期在逐步提高，对于与生活息息相关的水体质量更为关注。因此，对于污水中主要的污染元素氮磷的排放标准也日益严格。这对目前污水处理技术提出了更高的要求。在水处理过程中不但要高效去除有机物、氮和磷的高效，同时还要注意处理成本的控制。微生物处理生活废水由于其运行成本低、无需添加化学药剂、产生的二次污染小、可连续运行等优点成为研究的重点，本实验也是以微生物活性污泥处理生活废水为出发点，探究将缺氧段后置的静置/好氧/缺氧SBR工艺中微生物脱氮除磷的性能。传统活性污泥系统为取得良好的脱氮效果，考虑到微生物反硝化脱氮对碳源的需求，通常将缺氧段前置，但是这将导致微生物脱氮与除磷过程对碳源的竞争，对系统除磷效果产生不利影响。本实验将缺氧段后置以分隔开系统中微生物的脱氮除磷过程，避免缺氧段前置中出现对碳源的竞争情形，同时考察系统在取得优良除磷性能的同时对脱氮能力的影响。实验以合成废水为研究对象，分别以丙酸钠、乙酸钠/丙酸钠（1:2碳/碳）、乙酸钠和葡萄糖为外加碳源，建立同步脱氮除磷的静置/好氧/缺氧序批式反应器（SOA-SBR）。通过比较长期运行过程中不同碳源条件下各反应器的脱氮除磷效果，考察不同碳源对静置/好氧/缺氧SBR脱氮除磷性能的影响，并观察系统在脱氮除磷能力衰退之后能否通过投加优势碳源使系统恢复对废水中氮磷的处理能力，并通过分析典型周期内氮、磷元素及微生物体内储能物质（糖原、聚磷及PHA）的变化，探究不同碳源对微生物脱氮除磷的影响机理。结果表明，丙酸钠为碳源时SBR能获得96%的最佳除磷效果以及78.3%的总氮去除率；丙酸钠+乙酸钠为混合碳源阶段对磷和总氮的去除率分别能达到92.3%和81.6%，乙酸钠为单一碳源时可取得92.3%的除磷率和93.7%的总氮去除率；葡萄糖为单一碳源时系统对于磷和总氮的去除率仅26%和36.7%。分别以丙酸钠和乙酸钠为单一碳源或以两者为混合碳源时，系统均能取得良好的同步脱氮除磷效果，但是乙酸钠作为单一碳源阶段对总氮去除能力更强。通过分析典型周期中内聚物含量变化表明，静置段内微生物体内聚羟基脂肪酸酯（PHA）含量增加而糖原质含量减少，丙酸钠、混合碳源、乙酸钠和葡萄糖为碳源阶段糖原质减少量分别为2.09、1.59、2.17、1.48mmol-C/g-VSS，PHA的合成量分别为2.57、2.28、2.74、0.07mmol-C/g-VSS；好氧段内PHA被分解以及糖原质则被合成，丙酸钠、混合碳源、乙酸钠和葡萄糖在好氧段生成糖原质分别为1.36、1.94、2.40、1.71mmol-C/g-VSS，PHA分解量分别为1.42、1.09、0.98、0.06mmol-C/g-VSS。分析表明系统中微生物胞内内聚物含量的变化与系统反硝化能力和溶解性正磷酸盐（SOP）去除效果呈正相关性。内聚物在好氧段末积累量与反硝化效率成正比，乙酸钠为单一碳源阶段在好氧段末积累的糖原量最多，因此也取得了最佳的脱氮效果。葡萄糖阶段系统的脱氮除磷能力急剧恶化，内聚物种类及含量变化也发生了变化，原因可能是系统内聚糖菌在这一阶段取得了竞争优势。最后通过投加丙酸钠，系统的性能缓慢恢复，虽然较初始驯化时慢，但是最终恢复了大部分脱氮除磷性能。
【作者】罗冠；
【导师】李小明；
【作者基本信息】湖南大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】碳源；生物脱氮除磷；静置/好氧/缺氧工艺；序批式反应器；聚磷；聚-β羟基丁酸；

【参考文献】
[1]邓石桥.仿生犁壁的减粘机理及其仿生设计[D].吉林大学,2004.
[2]于欢欢.基于SAPDFT检测算法的APF控制策略的研究[D].辽宁工程技术大学,电力电子与电力传动,2012,硕士.
[3]赵文宇.杜维运清代史学研究[D].安徽大学,中国史,2013,硕士.
[4]陆国栋,周金其,金娟琴,留岚兰.从“制器”到“成人”的系列核心课程建设[J].高等工程教育研究,2014,03:85-94.
[5]刘晓彤.嵌入式智能家居远程监控系统的设计与实现[D].北京交通大学,2009.
[6]董永乐.滑动轴承—转子系统动态特性分析及其结构优化[D].兰州理工大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[7]尤青.骗取信用证研究[D].南京师范大学,法律,2012,硕士.
[8]李文亮.CMOS高频环形振荡器相位噪声的抑制技术[D].西安电子科技大学,软件工程,2012,硕士.
[9]徐正光.烧结机尾红外热成像计算机视觉信息处理系统[J].冶金自动化,2002,02:67-68.
[10]王国栋.我国商业秘密保护下的竞业禁止制度研究[D].沈阳师范大学,法律,2014,硕士.
[11]郑鹤成.基于VRP养猪场信息管理系统的可视化设计[D].南京农业大学,农业电气化与自动化,2012,硕士.
[12]于丹.水生植物群落动态与演替的研究[J].植物生态学报,1994,04:372-378.
[13]杨伟.多层光网络规划软件系统设计及采用蚁群的业务量疏导算法的研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2011,硕士.
[14]王茂海,孙元章.基于DFT的电力系统相量及功率测量新算法[J].电力系统自动化,2005,02:20-24.
[15]黄璐璐.《鹿特丹规则》最小网状责任制研究[D].大连海事大学,法律,2014,硕士.
[16]杨明康.肝素前体多糖的分离纯化研究[D].浙江工业大学,2013.
[17]陈思霖.城镇化进程中农民工的城市融入与社会融合[D].华中师范大学,地方政府学,2013,硕士.
[18]严雪,于丹,李永科.CO_2浓度升高对沉水克隆植物生长速率及营养元素积累的影响[J].植物生态学报,2003,04:435-440.
[19]周广胜,张新时.中国气候－植被关系初探[J].植物生态学报,1996,02:113-119.
[20]郑家丰.针刺结合闪罐治疗面瘫病（面神经炎）临床疗效观察[D].北京中医药大学,中医临床,2013,硕士.
[21]崔永杰.宽幅П型主梁密索斜拉桥剪力滞效应分析[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.
[22]周猛飞.草甘膦合成过程控制系统研究[D].浙江工业大学,化学工程,2004,硕士.
[23]张欣.基于项目管理的临床路径信息管理系统的设计与实现研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[24]石铁铸.论思想政治教育的人性化要求[D].河北师范大学,马克思主义理论与思想政治教育,2012,硕士.
[25]张虹.企业项目需求管控系统的设计与实现[D].北京交通大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[26]王伟亚.我国高校公共选修课管理的问题与对策[D].山东大学,公共管理,2013,硕士.
[27]徐亭亭.基于社会网络视角的企业人际竞争情报网络研究[D].华中师范大学,情报学,2014,硕士.
[28]张福增.基于DSP的开关磁阻电机调速系统研究[D].西北工业大学,电力电子及电力传动,2004,硕士.
[29]张茜.明清舞蹈诗初探[D].安徽大学,中国古代文学,2013,硕士.
[30]宋志光.全钒液流电池用双功能复合膜制备及性能研究[D].哈尔滨工业大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[31]林文胜.上海电机学院体育公共服务数字平台的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[32]南江霞,李登峰,张茂军.支付值为区间直觉模糊集的矩阵对策的线性规划求解方法[J].控制与决策,2010,09:1318-1323.
[33]姚行正.贵州岩溶景区旅游开发、管理与国际接轨模式研究[D].贵州师范大学,2004.
[34]韩亚晓.铝氢化合物的合成研究[D].中北大学,无机化学,2014,硕士.
[35]高军波,周春山,江海燕,叶昌东.广州城市公共服务设施供给空间分异研究[J].人文地理,2010,03:78-83.
[36]谢佳峻.IL-17F基因多态性与慢性阻塞性肺疾病相关性研究[D].广西医科大学,呼吸内科学,2013,硕士.
[37]万犁.国开行湖南省分行资金调度管理研究[D].湖南大学,MBA,2011,硕士.
[38]王新锋.榆神高速公路路基采空区治理技术研究[D].西安科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[39]冯璐.海上强制保险最大诚信原则新探[D].上海交通大学,法律,2013,硕士.
[40]李智瑛.宋代饮食器的造型设计研究[D].南京艺术学院,2004,硕士.
[41]苏靖琳.左西孟旦治疗重度收缩性心力衰竭患者的临床评估[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[42]谭靓张定华姚倡锋任军学.刀具几何参数对钛合金铣削力和表面完整性的影响[J].中国机械工程,2015,06:.
[43]黄伟.光交叉连接Web services注册和发现技术研究[D].南京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[44]许睿.软件无线电数字接收系统模块的设计与实现[D].湖南大学,电路与系统,2012,硕士.
[45]张晨.固定收益证券风险管理研究[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[46]段文洁.蒋兆和水墨肖像画研究[D].河北大学,美术学,2014,硕士.
[47]王斌,罗彬,宋琪,李祥龙,智林杰.石墨烯气溶胶的锂离子电池性能研究[A].中国化学会.中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C].中国化学会:,2012:1.
[48]李正锡.从脾胃失调论治肥胖病的文献整理及其与褪黑素—棕色脂肪相关性的理论探讨[D].北京中医药大学,中医基础理论,2013,硕士.
[49]左海波.PAK1、HIF-1α在结直肠癌侵袭与转移中的作用[D].南方医科大学,普外科,2012,硕士.
[50]陈刚,曲宏巍.一种新的模糊时间序列模型的预测方法[J].控制与决策,2013,01:105-108+114.