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本论文研究了以阴离子表面活性剂促进剩余污泥发酵产生的酸作为碳源用于生物脱氮除磷系统的可行性,重点考察不同工况下氮、磷、短链脂肪酸(SCFA)、聚β-羟基烷酸(PHAs)、糖原等物质在生物脱氮除磷系统的代谢特征。首先研究了污泥发酵液的泥水分离和氮磷回收的问题。混凝试验表明,聚丙烯酰胺(PAM)能够显著改善发酵污泥的沉降性能和脱水速度,但也在一定程度上降低了发酵液中溶解性化学需氧量(SCOD)和SCFA的浓度。PAM混凝过程对发酵液中氮、磷的去除作用不大,本论文采用鸟粪石工艺回收发酵液中高浓度的氮和磷。使用Design-Expert软件,采用外切中心复合设计的方法,考察了Mg/N比值、P/N比值和pH值对鸟粪石工艺回收氮磷的影响。在模型拟合及结果分析的基础上,得到氮磷回收的最佳工艺参数:Mg/N比控制在1.61左右,P/N比控制在1.49附近,pH控制在9.7左右,在该工艺条件下,可将发酵液中的NH4-N浓度和SOP浓度分别降到47mg/L和2mg/L以下,氮和磷去除率分别达到83%和99%。在人工配水的条件下,以表面活性剂促进污泥产生的有机酸做碳源能够培养出以聚磷菌占优的菌群,使厌氧-好氧增强生物除磷系统长期稳定运行并取得良好的除磷效果。在起始pH为7.5、进水可溶性正磷酸盐(SOP)浓度为14mg/L的条件下,SOP的去除率稳定在95%以上。进一步研究发现,进水SCFA各组分被微生物优先利用的顺序是正丁酸、丙酸,其次是乙酸。与用乙酸做碳源长期驯化的增强生物除磷系统比较,在进水SCFA浓度相当的情况下,以发酵液为碳源的系统能够在厌氧段合成较多的PHAs且释放较多的磷,在好氧段有较多的PHAs降解用于聚磷的合成,除磷效果更优(乙酸为碳源的除磷效率为75%)。将工艺调整为厌(缺)氧/好氧多级交替运行方式,经过一段时间的驯化,以表面活性剂促进污泥产生的有机酸为碳源的生物除磷脱氮系统能够具有较高的脱氮除磷能力,总磷(TP)、NH4-N和总氮(TN)去除率分别稳定在97%,95%和81%。进一步研究表明,好氧阶段PHAs的消耗量主要是为聚磷菌吸磷提供内碳源,缺氧阶段PHAs的消耗主要是为反硝化菌提供内碳源。以表面活性剂促进污泥发酵产生的酸作碳源,脱氮除磷系统运行过程中的硝化产物以亚硝酸盐为主,好氧阶段亚硝酸盐和硝酸盐的累积量比例约为3:1,即约有75%的氮是通过短程硝化反硝化的途径进行脱氮的。