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活性污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性及其影响因素研究

2020-12-08阅读(628)

活性污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性及其影响因素研究

论文摘要

微电极是一种微型传感器,具有尖端细小、检测限低、响应时间短、精确度高等特点,是研究水处理过程中污泥聚集体内部物质传质与降解规律、动力学特征及微生物原位活性的强有力工具。本文为了更加深入且直观的了解PO43--P在活性污泥聚集体内部的转化规律,自制了磷酸盐及ORP微电极,从微观层面上研究了A2/O工艺和SBR反硝化除磷工艺中活性污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性及其影响因素,研究得到以下成果:（1）分别利用金属包裹法和低熔点合金电镀法,制备了磷酸盐微电极和ORP微电极。电极尖端小于25μm,线性回归系数均在0.99以上,响应时间小于65 s,且有着较好的抗外界干扰能力,微电极性能良好。（2）利用磷酸盐、ORP、DO微电极探究了反硝化除磷系统污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性及其影响因素,结果表明:（1）厌氧前期最大净体积释磷速率为3.29 mg·（cm3·h）-1,在0～1600μm范围内均保持较快的释磷速率。厌氧后期较于前期,整体释磷速率下降,最大净体积释磷速率降至1.59 mg·（cm3·h）-1,且释磷区域主要集中在0～700μm。缺氧前期净体积吸磷速率较大,最大为1.09 mg·（cm3·h）-1。在缺氧后期,0～800μm范围内净体积吸磷速率维持在0.1 mg·（cm3·h）-1左右,随着污泥深度的增加,吸磷反应几乎停止,在18002500μm范围内污泥发生“二次释磷”现象。（2）分别研究了初始COD浓度及初始NO3--N浓度对厌氧条件及缺氧条件下污泥聚集体内除磷菌原位生物活性的影响,发现:当厌氧段初始COD浓度由100升至350 mg·L-1时,最大净体积释磷速率由2升至3.2 mg·（cm3·h）-1,快速释磷区域由0～800μm增至0～1700μm,快速释磷区域向污泥深处延伸。当缺氧段初始NO3--N浓度由25提高至50 mg·L-1时,最大净体积吸磷速率由0.83提升至1.53mg·（cm3·h）-1,且快速吸磷区域由0～600μm增至0～1300μm,快速吸磷区域向污泥深处延伸。（3）利用磷酸盐、ORP、DO微电极探究了A2/O工艺污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性及其影响因素,结果如下:（1）释磷反应主要发生在厌氧阶段,最大净体积释磷速率为2.88 mg·（cm3·h）-1。在缺氧阶段污泥虽然在不断释磷,但释磷反应较微弱,最大释磷速率为0.83mg·（cm3·h）-1,且主要发生在0～500μm范围内,污泥深处几乎不释磷。好氧前端吸磷反应主要发生0～1500μm范围内,最大净体积吸磷速率为0.29 mg·（cm3·h）-1。好氧末端,净体积吸磷速率几乎为0,吸磷反应几乎停止。（2）分别研究了初始NO3--N浓度及初始DO浓度对A2/O工艺缺氧条件下和好氧条件下污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性的影响,发现:随着NO3--N浓度由4升至15 mg·L-1,最大净体积释磷速率由0.97降至0.26 mg·（cm3·h）-1,呈逐渐降低趋势,主要释磷区域由0800μm降至0～300μm。当DO浓度由1增加至4 mg·L-1时,最大吸磷速率由0.07上升至0.31 mg·（cm3·h）-1,且快速吸磷区域扩散至0～800μm。由当DO浓度上升至6 mg·L-1时,最大吸磷速率无明显变化,但快速吸磷区域向污泥絮体深处延伸300μm左右。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 研究的背景及意义
  •   1.2 传统污水生物脱氮除磷机理与工艺
  •     1.2.1 污水生物脱氮机理
  •     1.2.2 污水生物除磷机理
  •     1.2.3 传统生物脱氮除磷工艺
  •   1.3 反硝化除磷技术
  •     1.3.1 反硝化除磷原理
  •     1.3.2 反硝化除磷工艺
  •   1.4 生物除磷影响因素研究现状
  •     1.4.1 碳源种类及浓度
  •     1.4.2 电子受体类型及浓度
  •     1.4.3 氧化还原电位（ORP）
  •   1.5 微电极技术
  •     1.5.1 微电极技术应用前景
  •     1.5.2 微电极在生物污水处理领域的应用
  •     1.5.3 磷酸盐微电极的研究进展
  •   1.6 本课题主要研究内容
  •   1.7 课题资助
  • 2 微电极的制备及除磷菌的原位生物活性测定系统构建
  •   2.1 磷酸盐微电极的制备及表征
  •     2.1.1 试验设备及材料
  •     2.1.2 磷酸盐微电极的制备方法
  •     2.1.3 磷酸盐微电极性能表征
  •   2.2 ORP微电极的制备及性能表征
  •     2.2.1 试验设备及材料
  •     2.2.2 ORP微电极的制备
  •     2.2.3 ORP电极性能表征
  •   2.3 微电极测试系统
  •     2.3.1 微剖面测试装置
  •     2.3.2 微电极测试与控制系统
  •   2.4 本章小结
  • 3 SBR反硝化除磷系统活性污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性及其影响因素
  •   3.1 材料与方法
  •     3.1.1 反应器装置
  •     3.1.2 反应器运行方式
  •     3.1.3 污泥接种与进水基质
  •     3.1.4 反应器调控运行
  •     3.1.5 分析项目与检测方法
  • 43--P 浓度空间分布特性的测试方案'>    3.1.6 污泥聚集体内微环境及PO43--P 浓度空间分布特性的测试方案
  •     3.1.7 净体积产生速率计算
  •   3.2 试验结果与分析
  •     3.2.1 反应器驯化
  •     3.2.2 反硝化除磷系统单周期运行性能
  •     3.2.3 反硝化除磷系统各阶段污泥除磷原位生物活性分析
  •     3.2.4 COD浓度对厌氧条件污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性的影响
  • 3--N浓度对缺氧条件污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性的影响'>    3.2.5 NO3--N浓度对缺氧条件污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性的影响
  •   3.3 本章小结
  • 2/O工艺活性污泥除磷原位生物活性及影响因素'>4 A2/O工艺活性污泥除磷原位生物活性及影响因素
  •   4.1 材料及方法
  • 2/O工艺运行状况'>    4.1.1 A2/O工艺运行状况
  •     4.1.2 微电极的准备
  •     4.1.3 微电极测试装置
  • 2/O工艺污泥聚集体微环境及PO43--P浓度空间分布特性的测试方案'>    4.1.4 A2/O工艺污泥聚集体微环境及PO43--P浓度空间分布特性的测试方案
  •     4.1.5 净体积产生速率计算
  •   4.2 试验结果及讨论
  • 2/O工艺各阶段污泥除磷原位生物活性分析'>    4.2.1 污水厂A2/O工艺各阶段污泥除磷原位生物活性分析
  • 3--N浓度对缺氧条件污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性的影响'>    4.2.2 NO3--N浓度对缺氧条件污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性的影响
  •     4.2.3 DO浓度对好氧条件污泥聚集体内除磷菌的原位生物活性的影响
  •   4.3 本章小结
  • 5 结论及展望
  •   5.1 结论
  •   5.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间主要科研成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 徒彦

    导师: 吕永涛

    关键词: 微电极,原位生物活性,污泥聚集体,反硝化除磷

    来源: 西安建筑科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

    单位: 西安建筑科技大学

    基金: 陕西省重点科技创新团队计划(2017KCT-19-01),陕西省膜分离重点实验室,陕西省技术创新引导专项(2018HJCG-18)

    分类号: X703;X172

    DOI: 10.27393/d.cnki.gxazu.2019.000382

    总页数: 68

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