论文部分内容阅读
基于悬浮生物载体的生物膜与活性污泥复合工艺（Integrated floating fixed-film and activated sludge process,IFFAS）兼有生物膜法和活性污泥法的优点,近年来引起人们的广泛关注。IFFAS工艺的启动进程、生物膜量以及微生物特性对污水处理效果具有重要影响,但该工艺普遍存在启动周期长、生物膜不稳定、生物活性较低等问题。造成上述问题的主要原因之一在于常用的载体的原料大多表面疏水且呈电负性,影响挂膜效果。为提高IFFAS的挂膜效率、生物膜量及生物活性,本论文对载体性能进行改进,制备出具有亲电性和亲水性的新型悬浮生物载体,以强化挂膜。在此基础上利用细菌的群体感应效应开发出能够提升工艺脱氮性能的新型方法,调整相关运行参数,进而强化IFFAS工艺的脱氮能力,并且对该种工艺所涉及的微生物机理进行研究。主要研究成果如下:（1）以高密度聚乙烯为基础原料,添加一定比例的聚季铵盐、天然斜发沸石以及滑石粉,制备出新型悬浮生物载体。实验结果表明,改性载体表面Zeta电位为+11.7±1.1mV,相比具有负电位的传统载体,更利于呈负电荷的微生物附着,而改性载体表面静态水接触角为73.2°,较接触角为95.4°的传统载体更具亲水性,改性载体的生物亲和性较传统载体有明显改善。此外,改性载体还具有吸附氨氮的能力。（2）IFFAS工艺挂膜阶段研究结果显示,在相同的运行条件下,改性载体表面的生物膜量的增长速率明显大于传统载体,且其中的多糖和蛋白质含量高于传统载体。向反应器中添加适量的AHLs类信号分子,能够改变微生物的粘附性,加速形成生物膜。（3）通过控制溶解氧和碳氮比的运行条件,对基于改性载体的IFFAS系统的污染物去除效果进行研究,结果显示,适当降低溶解氧浓度,有利于在IFFAS系统中实现良好的同步硝化反硝化效果;投加改性载体的IFFAS系统,更能适用于低碳氮比的污水处理;向IFFAS系统中投加AHLs信号分子,既能提高污水处理系统的硝化速率,又能提高反硝化速率,在低溶解氧（DO=0.8±0.3 mg/L）和低碳氮比（C/N=4）时也能拥有较优的脱氮效果,出水COD、NH4+-N和TN基本能够满足国家一级A排放标准。高通量分析结果表明,改性载体表面生物膜中硝化菌丰度较传统载体有明显的提高,而添加AHLs不仅能够提高硝化菌的硝化效率,还能促进反硝化菌的生长。（4）向基于改性载体的IFFAS工艺中投加AHLs类信号分子,采用间歇曝气方式,通过调节曝气/停曝时间比,在保证出水NH4+-N达标排放的基础上,能够提高IFFAS系统的反硝化效果,从而提高体系的同步硝化反硝化脱氮能力。