碳源类型对反硝化除磷过程N2O产生的影响机制研究
随着工业的不断发展，富含氮磷的污水大量排放到天然水体中，造成江河湖泊水体富营养化严重，这使污水生物脱氮除磷成为人们日益关注的热点。反硝化除磷工艺是一种低费高效的水处理技术，它可以“一碳两用”，同时完成脱氮和除磷，不仅可以节省碳源，还能减少曝气量和污泥产量。但最近的研究发现，反硝化除磷过程中会产生大量的温室气体N2O。而碳源类型会对该过程中N2O的释放产生影响，本研究以污水中最常见的两种碳源——乙酸和丙酸为研究对象，开展不同碳源类型下反硝化除磷过程中N2O产生的研究，本研究的开展可为反硝化除磷工艺中N2O的减排提供理论依据。 本文首先探讨了不同碳源条件下污染物的去除效果及N2O的产量，并在系统稳定后跟踪测定系统中污染物和N2O的浓度变化，研究碳源的改变对反硝化除磷系统的影响。利用扫描电镜和PCR-DGGE等技术对微生物形态及菌落结构变化进行了研究，分析了污泥微观环境的改变与污水处理效果之间的关系。主要结论如下: 在改变碳源实验中，各反硝化除磷系统污染物的去除效率有明显不同。三个系统对COD的去除率较高，都能达87％以上。系统中存在丙酸使总氮的去除率降低，乙酸系统对总氮的去除率最高为71.39％，丙酸系统对总氮的去除率降低到42.35％。丙酸系统的厌氧释磷量远高于乙酸和混合酸系统，且丙酸可以提高反硝化除磷系统总磷去除效率，以乙酸为碳源时总磷的去除率最低为87.23％，以丙酸为单一碳源时总磷的去除率提高到88.94％。乙酸系统中亚硝酸盐积累最严重，亚硝酸盐浓度最高达到22.08mg/L，而丙酸系统中没有亚硝酸盐产生。 碳源的改变使反硝化除磷系统N2O的释放差异较大。乙酸系统N2O产量远高于混合酸和丙酸系统，乙酸系统的N2O最高浓度达到3.3mg/L，丙酸系统中不产生N2O。因此，丙酸对反硝化除磷系统中N2O的减量化具有明显优势。不同碳源影响厌氧合成的PHA数量和种类。以乙酸为碳源时PHA合成量最高，以丙酸为碳源时PHA合成量最少。丙酸系统中较少的PHA数量，导致其反硝化过程进行不彻底。以混合酸和丙酸为碳源，在厌氧合成的PHA中，PHV和PH2MV数量的增加有利于N2O产量的减少。 在污泥微生物的研究中发现，以乙酸为碳源时污泥中的微生物以球菌为主，以丙酸为碳源时污泥中的细菌多数为杆菌，说明丙酸系统会培养出更多的反硝化细菌。碳源的改变使系统中全细菌和反硝化细菌的种类都明显不同，混合酸系统的污泥中全细菌的多样性最高，而丙酸系统中反硝化细菌的多样性最高。同时，各系统的优势菌种差异较大。这些都从污水生物处理的本质方便改变了工艺的运行过程，进而使得系统的处理效果和N2O的产生量产生差异。
污水处理;碳源类型;反硝化除磷工艺;氧化亚氮;微生物
山东大学
硕士
环境科学与工程
张建;梁爽
2014
中文
X703.1;X172
71
2014-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）