反硝化除磷+短程反硝化厌氧氨氧化(DPR+PDA)工艺深度脱氮除磷效能研究

来源 :苏州科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xxj8880430
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本研究在一体式厌氧折流板反应(ABR)和连续搅拌反应(CSTR)反应器中分别建立了反硝化除磷(DPR)和短程反硝化厌氧氨氧化(PDA)工艺处理模拟生活污水和硝酸盐废水,通过调控进水条件和外加碳源的COD/NO3--N比,探明工艺最佳脱氮除磷性能运行条件。此外,通过提升进水氮负荷,明确DPR+PDA工艺抗负荷冲击能力和脱氮除磷效能,以期为经济高效的处理城市生活污水和硝酸盐废水提供可行方案。主要研究成果如下:(1)在ABR-CSTR反应器中,以人工配置的硝酸盐废水和生活污水为进水,通过分别调控进水NO3--N(65→140→90 mg·L-1)和COD浓度(300→200 mg·L-1)启动DPR+PDA工艺,分析DPR和PDA工艺对不同营养物质去除性能,并通过批次试验明确DPR系统中反硝化聚磷菌(DPAOs)的代谢活性变化。结果表明:工艺运行99天,当进水PO43--P、NO3--N、NH4+-N、COD浓度分别为6.99、97.42、57.42、205.36 mg·L-1时,出水PO43--P浓度为0.32 mg·L-1,PO43--P去除率高达95.48%,总氮(TN)去除率为85.12%,COD去除率为83.63%,此时成功启动DPR+PDA一体式工艺。DPR对PO43--P去除贡献率稳步上升达到98.70%,而加入外碳源(乙酸钠)后,PDA对NH4+-N的去除贡献呈上升趋势(5.53%→33.40%),表明PDA作用逐渐加强,而DPR是主要的TN去除途径(53.99%),这主要是由于缺氧阶段DPR利用大量的NO3--N为电子受体进行吸磷作用。批次试验表明,较高浓度的COD(300 mg·L-1)和NO3--N(140 mg·L-1)会抑制DPAOs的活性,而降低进水COD和NO3--N浓度分别为200和90 mg·L-1时,系统除磷效果较好,PO43--P平均去除率高达92.82%。(2)为进一步提高系统的脱氮性能,调整外加COD/NO3--N比为0.5、0.7、0.9,研究不同外加COD/NO3--N比下系统脱氮效能的变化,并探究不同阶段PDA系统氮转化特性以及DPR+PDA系统微生物群落结构的变化。结果表明:当COD/NO3--N为0.7时,系统脱氮除磷效能最佳,此时PO43--P和TN的去除率达到96.91%和97.75%,出水浓度仅为0.22和3.30 mg·L-1。异位批次试验发现,外加COD/NO3--N比为0.7时,NO3--N→NO2--N转化率(NTR)高达91.99%,表明短程反硝化过程能够高效还原NO3--N为NO2--N。此外厌氧氨氧化菌活性也达到峰值(μNH4为2.44 mg N/g VSS/h)。高通量测序结果表明:变形菌门(Proteobacteria)相对丰度最高(46.81~53.81%),DPR系统中主要的功能性除磷菌为Accumulibacter(7.41%),PDA系统中主要的功能性脱氮菌为Thauera(7.24%)和Candidatus Brocadia(3.12%)。(3)为探究不同氮负荷冲击下PDA的运行特性,通过缩短水力停留时间(HRT),将进水氮负荷分别提升30%、60%、120%,分析不同进水氮负荷下系统脱氮除磷效能变化,并基于异位批次试验研究氮素转化特性和PDA系统微生物比活性,最后分析不同氮负荷冲击下微生物群落结构的变化。结果表明:随着进水氮负荷的提升,TN去除率逐渐下降(97.37%→76.83%),PDA耦合系统对TN平均去除贡献率也逐渐下降(40.54%→23.14%)。批次试验结果表明,氮负荷提升促进全程反硝化反应,导致NO2--N积累能力下降(22.56→14.09mg N/g VSS/h)以及NTR的降低(90.71%→51.96%),厌氧氨氧化反应缺少NO2--N底物致使活性下降(2.53→0.70 mg N/g VSS/h)。微生物群落分析显示:氮负荷冲击下系统微生物门、属未发生明显改变,但功能性菌种的相对丰度变化明显,短程反硝化功能菌属陶厄氏菌(Thauera)丰度显著降低(7.35%→4.13%),Anammox菌属Candidatus Brocadia丰度由3.34%降低至1.76%,这可能是由于底物不足抑制厌氧氨氧化菌代谢增殖,而Denitratisoma菌的相对丰度增加至8.22%。
其他文献
近年来,微塑料(microplastics,MPs)已在多种环境中被广泛检测到,其引起的环境污染问题日趋严重。由于化学结构稳定,以及尺寸小而难以有效去除,微塑料会对环境造成持久性的污染。此外,环境中的微塑料还会经历多种老化过程,不仅会显著改变自身的理化性质,还能进一步影响或改变其环境行为,增加潜在的环境风险,如释放添加剂、产生生物毒性和吸附污染物等。人类社会生产和生活中排放的大量微塑料,通常会随污
学位
利用城市污水中的有机碳进行生物膜法磷回收是实现污水资源化的潜在途径之一。为了实现这一目标,课题组在前期研究中已经构建了“先厌氧-后好氧”的工艺模式,并对该模式下的磷回收效果进行了初步探索,目前尚存在以下问题:(1)聚磷生物膜的培养条件尚不明确;(2)回收效果不佳,磷回收液浓度较低。针对上述问题,本研究对聚磷生物膜的快速富集培养方法以及吸-释磷性能强化手段展开探索:在不同溶解氧(DO)水平、水力条件
学位
太湖流域地处长江三角洲核心地带,经济高度发达但也同样受资源、环境等问题的困扰,科学严谨的量化其生态系统承载能力以及资源消耗现状可以有效的了解太湖流域生态环境基本情况,判断其生态安全区间,这是太湖流域未来城市经济发展的重要基础,也是维持城市发展和生态建设平衡的关键环节。本文以改进的三维生态足迹模型为基础,选取太湖流域七个代表性城市为研究范围,在2006—2019年的时间尺度内,分别测算了研究区域的人
学位
在能源供需不平衡的今天,能够提高能源利用率的储能技术受到广泛关注。相变储能材料能够改善能源利用时空分布不均的问题,也能够进一步提高能源的利用率。将相变材料微胶囊化可为材料提供保护,避免其泄露腐蚀材料。利用相变材料微胶囊制备得到的潜热型功能流体提高了流体的储能能力和热交换能力,可以应用于集中式冷站和空调系统等领域,具有较高研究价值。本文以十四烷(Tet)为芯材,脲醛树脂(UF)为壁材,采用一步原位聚
学位
随着社会经济的快速发展,工农业废水大量无序排放造成水环境污染,以抗生素为代表的新型难生物降解有机污染物不断在环境水体中被检出。高级氧化技术可实现对此类新兴污染物的高效降解。Fenton反应是当前工程化最为成熟的高级氧化技术之一,试剂易得,操作简单,应用前景广阔。但是该技术的一个固有缺点是铁泥产生量大,而造成这一问题的根源在于反应中FeII消耗速率远高于其再生速率。为解决这一问题,本文围绕“以清洁的
学位
空心聚合物微球具有实现物质隔离、控制释放和药物载运等功能。因此,空心聚合物微球在医学、建筑节能、食品、相变储能等领域具有广泛前景。虽然空心聚合物微球应用广泛,但是随着技术手段的快速发展,越来越多的应用领域对于空心聚合物微球的质量要求也随之提高。例如,在相变储能领域,通过乳液微封装法制备出来的空心聚合物微球可以用作储存相变材料的容器。其中,惯性约束聚变(ICF)靶丸就是一种代表性的储能微球。如果储能
学位
原水净化过程中会产生大量的净水污泥副产物,针对其含水率高、脱水性能差的问题,本文采用具有良好脱水减容效果的冻融法调理净水污泥,并进一步调理经过预脱水的低含水率污泥,以期提高净水污泥的脱水效能。研究的主要内容和结果如下:采用污泥比阻(SRF)、泥饼含水率和污泥沉降比(SV30)等指标综合评价净水污泥脱水性能,以考察冷冻温度和冷冻时间对脱水性能的影响,并通过预脱水研究污泥含水率变化对冻融调理过程及效果
学位
国家发展改革委网站2019年11月19日发布的《长三角生态绿色一体化发展示范区总体方案》中指出:以太浦河、淀山湖、元荡、汾湖“一河三湖”为重点,加强生态环境综合治理,对元荡湖的治理提出了更高的要求,但是目前国内对元荡湖水环境相关研究较少,且往往只重视岸边污染源对元荡湖水环境的影响,忽略元荡湖自然属性以及淀山湖顶托作用对水环境的影响。本文基于此背景,运用EFDC水环境模型,结合元荡湖的水文气象、自然
学位
硝基苯结构稳定,是一种典型的难降解有机物,进入水环境后易在水底持续累积,进而对生态环境与人类身体健康造成危害。硝基苯常用的处理方法有零价铁还原法、铁碳微电解还原法和直接电还原法等,虽然取得了良好的处理效果,但都存在二次污染和耗能过大等的缺点。微生物燃料电池(MFC)在降解污染物的同时产生电能,是一种绿色环保的污染物处理技术,发展前景广阔。因此本研究通过制备藻炭修饰电极,提高MFC的产电性能与阴极还
学位
与传统的硝化-反硝化脱氮工艺相比,厌氧氨氧化等新型脱氮工艺因具有着节约碳源、能耗低、污泥产率低等特点而备受关注,这些新工艺均需要以亚硝酸盐的高效积累为前提。然而,氨氧化菌(AOB)生长缓慢、细胞产率低、对环境变化敏感等特点导致实际运行中亚硝酸盐难以积累,限制了新型脱氮工艺的推广。另一方面,颗粒污泥是由微生物的自凝聚作用而形成的特殊生物膜,拥有良好的微生物截留性能,对于生长缓慢的硝化菌的富集具有重要
学位