论文部分内容阅读
在悬浮活性污泥与悬浮生物载体表面的生物膜共同作用下,泥膜复合工艺可以有效提高系统的抗冲击负荷能力,达到提高系统处理效果和处理出水水质的目的。因此根据实际生产应用开展研究,并结合静态过程试验研究,探讨泥膜复合强化系统生物脱氮的途径及其反应机制,分析悬浮生物载体生物膜对于活性污泥脱氮性能的影响,为泥膜复合强化生物脱氮处理技术应用提供技术支撑。并从分子生物学方面,分析活性污泥与悬浮生物载体生物膜中微生物的多样性、优势菌种及脱氮微生物菌群构成,揭示泥膜复合强化生物脱氮的机理,为提高污水生物脱氮除磷效率与运行稳定性问题提供理论指导。本论文研究结果表明:(1)通过对青岛市团岛污水厂2015年6月至2016年5月全年生化池运行状况以及进出水条件进行分析:其全年平均进水量为73675m3/d,平均有机负荷为0.75kg COD/(m3d)·,平均污泥浓度为4821mg/L。泥膜复合系统COD、NH4+-N、TN、TP平均进水浓度分别为737mg/L、54.74mg/L、76.23mg/L、29.7mg/L,平均出水浓度分别为27mg/L、1.21mg/L、8.59mg/L、2.25mg/L,其平均去除率分别为96.12%、97.24%、88.38%、95.42%。泥膜复合系统处理效果良好且稳定,尤其是脱氮效果良好。在本系统内存在厌氧反应过程氨氮去除和好氧反应过程同步硝化反硝化现象。(2)针对实际系统活性污泥厌氧反应区段脱氮规律研究结果表明:(1)在氨氮浓度较低且有机物质充足的进水条件下有助于活性污泥厌氧反应区段氨氮氧化现象的发生。随着进水有机物负荷的升高,氨氮的去除率也随之升高,当有机负荷达到1.2kg/m3·d时,氨氮的去除率为21.95%;当进水的氨氮负荷为0.02 kg/m3·d时,氨氮的去除率为20.43%,而后随着进水中氨氮负荷的增高,氨氮的去除率随之降低。(2)在复氧程度较高的微氧环境下,氨氮氧化率有效提高,在搅拌强度为250r/min时溶解氧浓度达到0.3mg/L,氨氮的去除率达到了19.74%。(3)泥膜复合系统好氧反应区段同步硝化反硝化现象研究结果表明:溶解氧浓度、碳氮比以及污泥浓度是影响同步硝化反硝化的重要因素。(1)当溶解氧为2mg/L时,氨氮去除率达到82.13%,SND率达到了56.8%,但是溶解氧浓度>2mg/L时,增加的只是系统的氨氮氧化性能,对SND率几乎不再有显著影响。(2)碳氮比为3的条件下氨氮去除率为76.98%,SND率为47.16%,当碳氮比>3时,有机负荷较高,微生物对于溶解氧的竞争加剧,影响硝化性能致使氨氮去除率显著下降。(3)随着活性污泥浓度的增加,SND率也随之升高,当活性污泥浓度为5g/L时氨氮去除率为98.68%,SND率也达到了最大值76.98%,而后随着活性污泥浓度的增加,SND率与氨氮去除率均随之下降。(4)利用Miseq高通量测序对泥膜复合系统微生物结构的研究结果表明:(1)悬浮生物载体生物膜的微生物群落结构多样性高于活性污泥,但活性污泥的微生物群落生态优势度高于悬浮生物载体生物膜。活性污泥中微生物结构组成较为集中,悬浮生物载体生物膜的微生物结构比较丰富且均匀度较高。(2)当水温为15℃~20℃时,脱氮功能菌总数占所有细菌总数的比例较高,保证良好的硝化性能。(3)Nitrosomonas属在活性污泥与悬浮生物载体生物膜中比例均较高,并且在活性污泥及悬浮生物载体生物膜中均发现了Haliscomenobacter的存在,这也为厌氧反应区段活性污泥氨氮去除提供客观条件。(4)悬浮生物载体生物膜相对于活性污泥而言,对于亚硝酸氧化细菌拥有更强的富集能力,尤其是Nitrospira种属,因此悬浮生物载体生物膜的添加提高了活性污泥硝化性能。(5)活性污泥中反硝化细菌种类分布较为均匀且多样性较高,因此活性污泥主要担任反硝化的性能。而且好氧反硝化细菌Comamonas、Enterobacter、Paracoccus、Pseudomonas等种属的存在也是泥膜复合系统好氧反应区段同步硝化反硝化现象存在的原因。