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《西安建筑科技大学》 2018年
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AO脱氮系统生物除磷及机理研究

罗大成  
【摘要】:传统废水生物除磷是借助聚磷菌通过厌氧释磷和好氧过量吸磷来完成的,如能在缺氧-好氧脱氮系统实现生物除磷,则可将生物脱氮和生物除磷过程合二为一,简化处理流程,并形成新的生物除磷方法。本文采用以大分子淀粉为单一碳源的模拟废水,在缺氧-好氧条件下研究了微生物对磷的生物去除,揭示了这一新型生物除磷的微生物学机理;探明了生物脱氮环境条件下生物除磷的发生条件。该研究拓展了对生物除磷的认识,为新工艺开发奠定了基础。本研究获得如下主要结果与结论:1、在以淀粉为唯一碳源的缺氧好氧SBR实验系统中,废水中氮和磷均被脱除,但不同闲置期设置下,系统对磷的去除有所不同。在不设闲置期的SBR系统(系统S1)中,磷的去除率达到70%,整个运行周期中无释磷现象发生;当闲置时间分别设置为2小时(系统S2)和4小时(系统S3),系统S2和S3对磷的去除率较S1有所提高、分别达到75%和90%。系统S2和S3在闲置阶段都有明显的释磷发生,这与传统生物除磷系统相似。表明不同的闲置设置下,三个系统中活性污泥除磷代谢过程有所不同。闲置时间不同的各系统中微生物种群结构也有显著差异。在无闲置系统S1污泥中,发酵类细菌为优势菌群;在有闲置时间的系统S2和S3污泥中,变形菌和拟杆菌为优势菌。菌群结构的不同决定了各系统的除磷方式不同。2、在以淀粉为唯一碳源的缺氧好氧连续流实验系统中,同样实现了水中氮和磷的有效去除。溶氧水平对连续流系统除磷效果有重要影响。好氧池溶氧为0.5mg/L时,系统的除磷率大约在75%左右,污泥沉降性良好。当好氧池溶氧为2mg/L时,系统除磷效率降低至53%,同时污泥沉降性变差,系统难以稳定运行。在缺氧好氧连续流系统污泥中,优势菌为发酵细菌和变形菌;不同溶解氧下污泥中微生物的种群结构也有明显差异,DO在0.5mg/L时部分优势发酵菌如Microbacterium lacticum,Plasticicumulans acidivorans等,在溶氧升高为2mg/L后,变为弱势菌种或者消失。3、核磁共振技术追踪分析SBR系统中含C13标记淀粉的变化表明,在缺氧段淀粉首先被水解成葡萄糖,然后被微生物摄入细胞,部分葡萄糖被发酵成乳酸后又分泌到胞外,其余部分葡萄糖被转化成糖原存储在细胞内。在外界缺乏碳源时,这部分胞内糖原又会被转化成乳酸排到胞外。4、研究认为缺氧好氧系统生物除磷中,发酵菌在缺氧条件下将糖原通过EMP途径转化成乳酸并产生ATP,发酵产生的乳酸随后被排出细胞,发酵菌利用乳酸发酵产生的能量推动聚磷合成;同时系统中还存在的传统聚磷菌在缺氧条件下将发酵菌释放的乳酸摄入胞内并转化为糖原,存储在胞内。好氧阶段,这些传统聚磷菌好氧氧化糖原产生ATP,以此能量摄入磷酸盐在胞内合成聚磷。这样就完成了整个缺氧好氧系统的除磷过程。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:X703

【参考文献】
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