【摘 要】
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好氧颗粒污泥是微生物在特定条件下形成的微生物聚集体,由于其独特的结构外层好氧硝化与内层厌氧或缺氧反硝化、占地面积小、污泥浓度高、沉降性能优异被认为是21世纪最具有潜力的污水生物处理技术有望取代运行百年之久的活性污泥法。而长时间曝气操作促进污泥造粒导致对曝气能耗需求高也限制了该技术推广与应用。本论文提出将交替曝气操作策略应用于好氧颗粒污泥技术通过减少曝气时间降低该技术对曝气能耗的需求。与传统持续曝气
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好氧颗粒污泥是微生物在特定条件下形成的微生物聚集体,由于其独特的结构外层好氧硝化与内层厌氧或缺氧反硝化、占地面积小、污泥浓度高、沉降性能优异被认为是21世纪最具有潜力的污水生物处理技术有望取代运行百年之久的活性污泥法。而长时间曝气操作促进污泥造粒导致对曝气能耗需求高也限制了该技术推广与应用。本论文提出将交替曝气操作策略应用于好氧颗粒污泥技术通过减少曝气时间降低该技术对曝气能耗的需求。与传统持续曝气培养好氧颗粒污泥运行方式对比分析了污泥特性变化,研究了交替曝气操作策略下不同曝气强度对好氧颗粒污泥脱氮效能影响,探索了不同曝气策略下微生物种群变化以及揭示部分关键功能菌对污泥造粒与脱氮效能的影响。主要研究内容和研究结果如下:（1）通过与持续曝气运行反应器R1相比,交替曝气操作策略运行反应器R2也能够培养出结构紧凑、形状规则的好氧颗粒污泥,成熟的好氧颗粒污泥平均粒径为1.0-2.0 mm。交替曝气操作策略不会影响反应器运行稳定性,反而显著减少了污泥的造粒时间。培养出好氧颗粒污泥粒径更大,污泥浓度更高,沉降性能更优异。两组反应器对污染物具有较高的去除表现,研究结果表明:R1、R2对COD,NH4+-N,TN和PO43--P整体平均去除率分别为90.24%,92.69%,61.65%和80.16%,而R2对COD,NH4+-N,TN和PO43--P整体平均去除率分别为91.3%,92.95%,71.32%和82.21%。两组反应器就COD,NH4+-N与PO43--P而言平均去除率差别不大,但对于TN平均去除率R2比R1高9.7%左右,说明了交替曝气运行策略能够增强好氧颗粒污泥脱氮效能。（2）采用不同曝气强度在交替曝气策略下对好氧颗粒污泥生物反应器运行表现进行监测,研究结果表明:交替曝气策略下改变曝气强度不会影响好氧颗粒污泥对COD、NH4+-N、PO43--P的去除,但是对TN的去除影响较大,减少曝气强度显著提高好氧颗粒污泥脱氮效能。此外,较高曝气强度可能导致更高出水NO3--N浓度的积累。基于微电极溶解氧系统测量溶解氧曲线分布表明交替曝气操作策略在反应器内形成交替的好氧缺氧运行环境。（3）通过对两种不同曝气操作策略下污泥造粒过程中微生物群落的多样性与结构进行分析。研究结果表明:两组反应器在造粒完成后,微生物的丰富度和多样性均有所下降。而相比较于持续曝气运行反应器,交替曝气策略运行反应器中的污泥具有更高的微生物多样性和丰富度。不同曝气操作策略对微生物群落结构产生重要影响,污泥造粒过程中相比较于持续曝气运行反应器,交替曝气策略运行反应器内能够富集更高丰度Zoogloea动胶菌属和Thauera陶厄氏菌属。这两种细菌属不仅能够促进微生物分泌大量胞外多聚物有利于促进污泥完成造粒,还能够提高好氧颗粒污泥脱氮去除效率。其他相对丰富的属如Dechloromonas菌属、Flavobacterium菌属、Tetrasphaera菌属和Thiothrix菌属能够分泌胞外多聚物在促进污泥造粒方面发挥了重要作用,并有助于系统的稳定和营养物质的去除。图[28]表[7]参[121]
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