侧流磷回收工艺对主流生物除磷效能的影响研究

发布时间：2020-06-09 11:45

【摘要】：目前在污水处理过程中,出水磷负荷超标的问题频发,这使得受纳水体富营养化情况严重,但同时磷又是需要回收利用的不可再生资源。通过侧流磷回收工艺可以有效解决我国污水处理厂面临的磷负荷超标问题,实现污水中磷资源的回收利用。已有研究表明,从主流系统中过量剥离回收磷会造成整个生物除磷系统的瓦解,从而导致磷资源的可持续性回收链中断。因此为了科学有效地实现侧流磷回收工艺,有必要多方面了解侧流操作对生物除磷系统的影响,探究适用于侧流磷回收的操作条件。本课题采用厌氧/好氧交替运行SBR反应器,以实验配置污水为进水,在30d内进行厌氧富磷上清液旁引磷回收实验,每天的第二个周期作为侧流周期。在侧流过程中分别探究不同化学药剂、含氧碳源在混合碳源中所占比、碳源受限程度对生物除磷特性、磷回收潜能以及微生物菌群结构水平带来的影响,并在此基础上结合胞外聚合物(EPS)的蓄磷功能对其中的原因进行进一步分析。结果显示:短期内100%侧流,可以实现113%~141%的进水磷量回收,并对COD、氨氮的去除不造成影响,同时维持系统TP的去除率在95%以上。停止侧流后TP的去除率会发生一定的波动,但后续可以快速恢复。侧流过程中EPS的分泌量会增加,但EPS中的贮磷量(EPSTP)既有可能增加也有可能减少。当C/N/P=100/20/10时EPS_(TP)减少45.84%,当C/N/P=200/20/10时EPS_(TP)增加35.7%。不同乙酸钠(NaAc)/葡萄糖(Glc)、C/N/P下的污泥系统受侧流操作影响增加的EPS量有所不同。当C/P≤30时,1/4周期侧流的运行模式可以有效恢复其聚磷损失,强化其生物摄磷能力,维持稳定的厌氧释磷率。侧流磷回收操作会对主流的污泥微生物系统造成冲击,导致生物菌落结构水平以及生物多样性发生变化。其中发挥主导作用的Rhodocyclaceae相对丰度会在侧流过程中下降72.12%~86.07%,受侧流影响明显,停止侧流后,其所占比例恢复情况与侧流前生物群落结构水平及进水条件有关。在本次研究中C/N/P=100/20/10和NaAc/Glc=3/1时,Rhodocyclaceae的富集程度以及恢复速度最快。
【图文】：

磷循环,磷资源

景地球上不可再生的宝贵资源，不仅参与各种各样而且是生物体内 ATP、RNA、DNA 的核心构成部中起着重要作用。随科学技术发展，磷在工业、泛的使用。磷参与在自然环境，人类活动的方方污染问题。磷酸盐矿石是其在自然界的主要存在形的磷资源仅够人类再使用上百年时间，且以目前左右的磷资源。因此研究磷资源回收利用技术，，对资源缺乏危机十分必要。界中的磷天然水中磷以有机磷（OP）、无机磷（IP）和 PHP 主要包含核酸、卵磷脂以及植素；IP 主要是与如 Na+、Mg2+及 Ca2+等。P 是保证生物体系正常自然界中被不断循环利用，如图 1-1[2]所示。

示意图,消费结构,全球,示意图

天然水体中的各种磷形态可以进行相互完整的动态体系。源危机在全球的分布情况呈现极度不均衡的地域特性，是非洲，超过 80%的磷矿集中分布在此，这其中又在摩洛哥和西撒哈拉。目前按照经济储量排序，摩次是南非、约旦和美国[3]。石的广泛用途，世界各国对此的开发速度逐年递图 1-2 的全球磷消费结构[3]可知，在磷肥生产方面66%，其余主要用于洗涤剂以及其他磷化工产品等全球 620 亿的磷资源储存量中，仅有 150 亿是可伴随着人口数量的快速增长，各个国家对磷肥需求度增长，照这样估计，全球的磷矿石资源只够人类矿石资源在现如今的开发速度下，正在一步一步措施，人类即将面临严峻的“磷荒”问题。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

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