双污泥系统颗粒污泥的培养及脱氮除磷性能
发布时间：2024-05-20 22:20
好氧颗粒污泥技术、短程硝化技术与反硝化除磷技术是目前国内外水污染控制研究关注的热点技术。基于以上理论，本论文研究了如何从传统的活性污泥培养成具有硝化功能和除磷功能的颗粒污泥，并考察了不同环境条件对其性能的影响。在此基础上，本论文还提出了一种以颗粒污泥为介质的反硝化除磷新工艺。该工艺将颗粒污泥技术和反硝化脱氮除磷技术相耦合，由两个交替运行的厌\缺氧SBR和好氧硝化SBR组成，具有以下特点：(1)发挥了颗粒污泥沉降性能好，生物量大，脱氮除磷效率高的优势；(2)解决了硝化菌和聚磷菌污泥龄不同的矛盾且不需污泥回流，简化了系统装置；(3)节省耗氧量，减少污泥产量。 本文包括3部分研究内容： (1)短程硝化颗粒污泥SBR的研究 ①短程硝化颗粒污泥的培养：采用SBR反应器，在温度28C，溶解氧(DO)2.0mg/L，污泥龄(SRT)为15d的运行工况下，缩短沉降时间为2min，通过以pH作为氨氧化过程的控制参数，优化曝气时间，防止过曝气，经过80周期(19d)成功实现短程硝化絮状污泥的颗粒化，并维持稳定。形成的颗粒污泥粒径在1.5-2.0mm之间，对COD和氨氮的去除率分别达到80%和95%，亚硝酸...
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题目的和意义
1.2 好氧颗粒污泥的发展和研究现状
1.2.1 好氧颗粒污泥的定义
1.2.2 好氧颗粒污泥的特性
1.2.3 好氧颗粒污泥的形成机理
1.2.4 好氧颗粒污泥形成的影响因素
1.2.5 好氧颗粒污泥的稳定性研究
1.2.6 好氧颗粒污泥在污水处理中的应用
1.3 生物脱氮除磷理论概述
1.3.1 生物脱氮机理
1.3.2 生物除磷机理
1.4 生物脱氮除磷工艺技术现状
1.4.1 传统生物脱氮除磷工艺研究现状
1.4.2 反硝化脱氮除磷新工艺的研究现状
1.5 本课题的主要研究内容
第2章 试验材料与方法
2.1 试验用水和接种污泥
2.1.1 试验用水与水质特性
2.1.2 污泥来源
2.2 试验装置与装备
2.2.1 SBR 工艺与控制系统
2.2.2 双污泥系统装置与控制系统
2.2.3 批次试验装置
2.3 试验设备与分析仪器
2.4 水质分析项目与检测方法
2.5 颗粒污泥的微生物学特性分析方法
2.5.1 颗粒污泥粒径分布和平均粒径
2.5.2 颗粒污泥的数量分布
2.5.3 颗粒污泥的比表面积
2.5.4 颗粒污泥沉降速度
2.5.5 颗粒污泥密度
2.5.6 颗粒污泥含水率
2.5.7 颗粒污泥比重
2.5.8 颗粒污泥的相对强度
2.5.9 颗粒污泥丝状化程度
2.5.10 颗粒污泥表面特征及元素分析
2.6 胞内外聚合物检测分析方法
2.6.1 聚羟基烷酸
2.6.2 糖原
2.6.3 挥发性脂肪酸的测定
2.6.4 EPS 提取和测定
2.7 荧光原位杂交技术(FISH)
第3章 短程硝化颗粒污泥的快速培养
3.1 引言
3.2 试验材料与方法
3.2.1 试验装置
3.2.2 试验水质与接种污泥
3.2.3 分析方法
3.3 短程硝化颗粒污泥的培养过程
3.3.1 短程硝化颗粒污泥在培养过程中的 MLSS 和 SVI 变化
3.3.2 短程硝化颗粒污泥在培养过程中的形态变化
3.3.3 短程硝化颗粒污泥的粒径分布
3.3.4 短程硝化颗粒污泥 AOB 分布
3.4 硝化颗粒污泥培养时间对比
3.5 快速培养短程硝化颗粒污泥的影响因素分析
3.5.1 pH 的影响
3.5.2 FA 影响
3.6 本章小结
第4章 以 Nitrospira.spp 为优势菌的亚硝酸氧化菌颗粒污泥的培养
4.1 引言
4.2 试验材料与方法
4.2.1 试验装置
4.2.2 试验水质与接种污泥
4.2.3 SBR 的运行方式
4.2.4 分析方法
4.3 污泥的颗粒化过程
4.4 颗粒污泥的特性
4.5 颗粒污泥的亚硝酸盐的氧化性能
4.6 FISH 分析
4.7 硝化动力学分析
4.8 本章小结
第5章 COD/N 比对硝化颗粒污泥培养和微生物群落迁移的影响
5.1 引言
5.2 试验材料与方法
5.2.1 试验装置
5.2.2 试验水质与接种污泥
5.2.3 分析方法
5.3 COD/N 比对硝化污泥颗粒化的影响
5.4 COD/N 比对硝化颗粒污泥形态变化的影响
5.5 COD/N 比对硝化颗粒污泥 EPS 产生的影响
5.6 COD/N 比对硝化颗粒污泥物理化学特性的影响
5.7 COD/N 比对硝化颗粒污泥硝化性能的影响
5.8 COD/N 比对硝化颗粒污泥种群结构的影响
5.9 本章小结
第6章 温度和游离氨对絮状污泥和颗粒污泥硝化系统的短期影响
6.1 引言
6.2 试验材料与方法
6.2.1 污泥来源
6.2.2 批次试验
6.2.3 分析方法
6.3 试验污泥群落结构
6.4 不同温度对絮状和颗粒污泥系统氨氧化速率的影响
6.5 不同温度对絮状和颗粒污泥系统活化能的影响
6.6 不同温度和起始游离氨对絮状和颗粒污泥系统氨氧化的影响
6.7 颗粒污泥系统抗游离氨抑制能力的机理分析
6.8 本章小结
第7章 好氧除磷颗粒污泥的培养及丝状菌膨胀控制
7.1 引言
7.2 试验材料与方法
7.2.1 试验用水与接种污泥
7.2.2 试验装置
7.2.3 分析方法
7.3 富含聚磷菌颗粒污泥的形成和稳定过程
7.3.1 启动期
7.3.2 颗粒污泥形成期
7.3.3 颗粒污泥膨胀期
7.3.4 膨胀控制期
7.3.5 稳定运行期
7.4 除磷颗粒污泥的性能
7.5 颗粒污泥膨胀的原因
7.5.1 SRT
7.5.2 DO
7.5.3 底物浓度
7.5.4 颗粒污泥内部营养物质缺乏
7.5.5 温度
7.5.6 进水水质
7.6 本章小结
第8章 硝酸盐对颗粒污泥系统生物除磷的影响
8.1 引言
8.2 试验材料与方法
8.2.1 污泥来源
8.2.2 批次试验设计
8.2.3 分析方法
8.3 颗粒和絮状污泥系统在硝酸盐氮存在时的周期曲线
8.4 硝态氮对 PHA 合成和糖原消耗的影响
8.5 硝态氮对聚磷颗粒和絮状污泥系统释磷的影响比较研究
8.6 颗粒污泥系统中的亚硝酸盐积累
8.7 本章小结
第9章 游离亚硝酸(FNA)颗粒污泥系统生物除磷的影响
9.1 引言
9.2 试验材料与方法
9.2.1 污泥来源
9.2.2 批次试验设计
9.2.3 分析方法
9.3 除磷 SBR 系统运行效果与种群分布特征
9.4 pH 值、NO2--N 和 FNA 对除磷颗粒污泥系统释磷的影响
9.5 FNA 对 VFA 吸收、PHA 合成和糖原分解的影响
9.6 FNA 对亚硝酸盐还原的影响
9.7 游离亚硝酸对聚磷菌代谢的抑制机理
9.8 本章小结
第10章 以颗粒污泥为介质双污泥工艺氮磷同步去除特性研究
10.1 引言
10.2 试验材料与方法
10.2.1 污泥来源与试验水质
10.2.2 试验装置及操作模式
10.2.3 分析方法
10.3 HRT 对双污泥系统去除效果的影响
10.3.1 对 COD 的去除效果
10.3.2 对氨氮和总氮的去除效果
10.3.3 对总磷的去除效果
10.4 C/P/N 比对双污泥系统去除效果的影响
10.4.1 对 COD 的去除效果
10.4.2 对氨氮和总氮的去除效果
10.4.3 对总磷的去除效果
10.5 本章小结
结论
建议与展望
参考文献
攻读博士期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3979203
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题目的和意义
1.2 好氧颗粒污泥的发展和研究现状
1.2.1 好氧颗粒污泥的定义
1.2.2 好氧颗粒污泥的特性
1.2.3 好氧颗粒污泥的形成机理
1.2.4 好氧颗粒污泥形成的影响因素
1.2.5 好氧颗粒污泥的稳定性研究
1.2.6 好氧颗粒污泥在污水处理中的应用
1.3 生物脱氮除磷理论概述
1.3.1 生物脱氮机理
1.3.2 生物除磷机理
1.4 生物脱氮除磷工艺技术现状
1.4.1 传统生物脱氮除磷工艺研究现状
1.4.2 反硝化脱氮除磷新工艺的研究现状
1.5 本课题的主要研究内容
第2章 试验材料与方法
2.1 试验用水和接种污泥
2.1.1 试验用水与水质特性
2.1.2 污泥来源
2.2 试验装置与装备
2.2.1 SBR 工艺与控制系统
2.2.2 双污泥系统装置与控制系统
2.2.3 批次试验装置
2.3 试验设备与分析仪器
2.4 水质分析项目与检测方法
2.5 颗粒污泥的微生物学特性分析方法
2.5.1 颗粒污泥粒径分布和平均粒径
2.5.2 颗粒污泥的数量分布
2.5.3 颗粒污泥的比表面积
2.5.4 颗粒污泥沉降速度
2.5.5 颗粒污泥密度
2.5.6 颗粒污泥含水率
2.5.7 颗粒污泥比重
2.5.8 颗粒污泥的相对强度
2.5.9 颗粒污泥丝状化程度
2.5.10 颗粒污泥表面特征及元素分析
2.6 胞内外聚合物检测分析方法
2.6.1 聚羟基烷酸
2.6.2 糖原
2.6.3 挥发性脂肪酸的测定
2.6.4 EPS 提取和测定
2.7 荧光原位杂交技术(FISH)
第3章 短程硝化颗粒污泥的快速培养
3.1 引言
3.2 试验材料与方法
3.2.1 试验装置
3.2.2 试验水质与接种污泥
3.2.3 分析方法
3.3 短程硝化颗粒污泥的培养过程
3.3.1 短程硝化颗粒污泥在培养过程中的 MLSS 和 SVI 变化
3.3.2 短程硝化颗粒污泥在培养过程中的形态变化
3.3.3 短程硝化颗粒污泥的粒径分布
3.3.4 短程硝化颗粒污泥 AOB 分布
3.4 硝化颗粒污泥培养时间对比
3.5 快速培养短程硝化颗粒污泥的影响因素分析
3.5.1 pH 的影响
3.5.2 FA 影响
3.6 本章小结
第4章 以 Nitrospira.spp 为优势菌的亚硝酸氧化菌颗粒污泥的培养
4.1 引言
4.2 试验材料与方法
4.2.1 试验装置
4.2.2 试验水质与接种污泥
4.2.3 SBR 的运行方式
4.2.4 分析方法
4.3 污泥的颗粒化过程
4.4 颗粒污泥的特性
4.5 颗粒污泥的亚硝酸盐的氧化性能
4.6 FISH 分析
4.7 硝化动力学分析
4.8 本章小结
第5章 COD/N 比对硝化颗粒污泥培养和微生物群落迁移的影响
5.1 引言
5.2 试验材料与方法
5.2.1 试验装置
5.2.2 试验水质与接种污泥
5.2.3 分析方法
5.3 COD/N 比对硝化污泥颗粒化的影响
5.4 COD/N 比对硝化颗粒污泥形态变化的影响
5.5 COD/N 比对硝化颗粒污泥 EPS 产生的影响
5.6 COD/N 比对硝化颗粒污泥物理化学特性的影响
5.7 COD/N 比对硝化颗粒污泥硝化性能的影响
5.8 COD/N 比对硝化颗粒污泥种群结构的影响
5.9 本章小结
第6章 温度和游离氨对絮状污泥和颗粒污泥硝化系统的短期影响
6.1 引言
6.2 试验材料与方法
6.2.1 污泥来源
6.2.2 批次试验
6.2.3 分析方法
6.3 试验污泥群落结构
6.4 不同温度对絮状和颗粒污泥系统氨氧化速率的影响
6.5 不同温度对絮状和颗粒污泥系统活化能的影响
6.6 不同温度和起始游离氨对絮状和颗粒污泥系统氨氧化的影响
6.7 颗粒污泥系统抗游离氨抑制能力的机理分析
6.8 本章小结
第7章 好氧除磷颗粒污泥的培养及丝状菌膨胀控制
7.1 引言
7.2 试验材料与方法
7.2.1 试验用水与接种污泥
7.2.2 试验装置
7.2.3 分析方法
7.3 富含聚磷菌颗粒污泥的形成和稳定过程
7.3.1 启动期
7.3.2 颗粒污泥形成期
7.3.3 颗粒污泥膨胀期
7.3.4 膨胀控制期
7.3.5 稳定运行期
7.4 除磷颗粒污泥的性能
7.5 颗粒污泥膨胀的原因
7.5.1 SRT
7.5.2 DO
7.5.3 底物浓度
7.5.4 颗粒污泥内部营养物质缺乏
7.5.5 温度
7.5.6 进水水质
7.6 本章小结
第8章 硝酸盐对颗粒污泥系统生物除磷的影响
8.1 引言
8.2 试验材料与方法
8.2.1 污泥来源
8.2.2 批次试验设计
8.2.3 分析方法
8.3 颗粒和絮状污泥系统在硝酸盐氮存在时的周期曲线
8.4 硝态氮对 PHA 合成和糖原消耗的影响
8.5 硝态氮对聚磷颗粒和絮状污泥系统释磷的影响比较研究
8.6 颗粒污泥系统中的亚硝酸盐积累
8.7 本章小结
第9章 游离亚硝酸(FNA)颗粒污泥系统生物除磷的影响
9.1 引言
9.2 试验材料与方法
9.2.1 污泥来源
9.2.2 批次试验设计
9.2.3 分析方法
9.3 除磷 SBR 系统运行效果与种群分布特征
9.4 pH 值、NO2--N 和 FNA 对除磷颗粒污泥系统释磷的影响
9.5 FNA 对 VFA 吸收、PHA 合成和糖原分解的影响
9.6 FNA 对亚硝酸盐还原的影响
9.7 游离亚硝酸对聚磷菌代谢的抑制机理
9.8 本章小结
第10章 以颗粒污泥为介质双污泥工艺氮磷同步去除特性研究
10.1 引言
10.2 试验材料与方法
10.2.1 污泥来源与试验水质
10.2.2 试验装置及操作模式
10.2.3 分析方法
10.3 HRT 对双污泥系统去除效果的影响
10.3.1 对 COD 的去除效果
10.3.2 对氨氮和总氮的去除效果
10.3.3 对总磷的去除效果
10.4 C/P/N 比对双污泥系统去除效果的影响
10.4.1 对 COD 的去除效果
10.4.2 对氨氮和总氮的去除效果
10.4.3 对总磷的去除效果
10.5 本章小结
结论
建议与展望
参考文献
攻读博士期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3979203
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