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水体富营养化已经成为当今社会水环境保护的主要焦点,而磷是引起水体富营养化的关键元素,所以污水厂出水中磷的排放标准较以前提高了。但由于实际污水水质和外界环境的波动,已有的强化生物除磷工艺时有恶化现象出现。基于提高强化生物除磷系统的稳定性,减少水体富营养化的目的,本论文利用A/O连续流工艺和SBR间歇工艺考察了不同影响因素(碳源和进水P/C比)对强化生物除磷工艺的影响;同时利用静态批次实验考察了其它因素(pH,温度,电子受体)对强化生物除磷系统的影响;本文还利用PCR—DGGE分子微生物学技术研究了A/O连续流和SBR工艺不同工况时微生物的种群结构的变化。
本文首次利用A/O连续流工艺考察了不同碳源对A/O连续流除磷工艺的影响。依次以乙酸,乙酸和丙酸混合酸(1:2,以COD计),丙酸,葡萄糖作为碳源,研究发现系统对磷的平均去除率分别为89%,92%,95%,50%,以乙酸,混合酸和丙酸为碳源时,碳源的改变对除磷效果的影响不大,葡萄糖作为碳源时除磷效果最差。对不同碳源驯化的污泥进行静态批次实验,研究发现以乙酸,丙酸和葡萄糖为碳源时,其糖原降解量分别为1.9mmol—C/g—VSS,1.6mmol—C/g—VSS和2.9mmol—C/g—VSS;厌氧释磷量分别为78.4mg/L,57.8mg/L,5.76mg/L,这一结果表明以乙酸和丙酸为碳源时,A/O连续流系统中聚磷菌占优势,以葡萄糖为碳源时,聚糖菌占优势。另外,本文还结合已有代谢模型分析了以丙酸为碳源的厌氧释磷量低于乙酸的原因—聚磷菌吸收单位碳摩尔的丙酸所需的能量低于乙酸,因此聚磷菌吸收单位量的丙酸的释磷量低于乙酸。当以葡萄糖为碳源引起除磷效果恶化后,可以通过恢复利于聚磷菌生长的碳源—乙酸,使系统恢复除磷效果。恢复乙酸为碳源驯化30d后,系统的除磷率达到90%,A/O连续流系统的恶化具有可逆性。对于不同的碳源,DO,pH和ORP值与A/O连续流系统运行状态有一定的相关性,可以作为系统运行的指示参数。
同时本文也利用SBR工艺研究了不同P/C比对除磷系统的影响。研究发现,随着P/C比的降低,SBR系统中聚磷菌含量逐渐减少,聚糖菌含量逐渐增加,系统除磷效果恶化。依次降低SBR系统进水的P/C比(3.2/100,1.5/100,0.57/100和0.33/100),系统稳态时的厌氧平均释磷量分别为为65mg/L,25mg/L,9.5mg/L,8.5mg/L;厌氧糖原降解量分别为3.7mmol—C/g—VSS,4.3mmol-C/g-VSS,5.1mmol-C/g-VSS,5.0mmol-C/g-VSS。之后提高进水P/C比,分别为1.5/100和3.2/100。研究表明,随着P/C比的升高,系统中聚磷菌逐渐成为优势菌种。P/C比为1.5/100和3.2/100时,其厌氧释磷量分别为14mg/L和33mg/L;P/C比为3.2/100时的厌氧糖原降解量比P/C比为0.33/100时低46%。
除此之外,本文还以乙酸为碳源,研究了不同P/C比对A/O连续流系统的影响。研究发现,随着P/C比的降低,系统中聚糖菌含量增加。进水P/C比由3.7/100降至2.3/100,厌氧释磷量降低了27%,糖原降解量升高了47%。
同时,本文也利用静态批次实验考察了pH,温度,电子受体对强化生物除磷系统的影响,结果显示:随着厌氧pH的升高(pH位于6.5至7.5之间),厌氧释磷量逐渐增加;好氧时pH越高,对磷的吸收能力越强。好氧沿程控制pH的吸磷效果不如仅控制起始pH;温度骤然改变对聚磷菌厌氧磷释放有影响,30℃时驯化的聚磷菌短期内不适应低温环境(12℃和20℃);不同电子受体对磷的吸收能力顺序如下:O2>NO-3>NO-2。
此外,分子微生物学研究表明:P/C比3.2/100和1.5/100时微生物的种群结构变化不大,而P/C比为0.57/100时微生物的种群结构变化较大。富集聚糖菌的SBR系统碳源的改变对微生物种群结构的影响不大。经A/O和SBR工艺驯化的污泥,其微生物种群有很大区别。