利用雙污泥反硝化除磷工藝降低污水處理過(guò)程中N2O的產(chǎn)生.pdf

1、近年來(lái)隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的不斷提高，低碳氮比(C/N)污水日益增多。然而，傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝由于存在反硝化菌和聚磷菌對(duì)碳源競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)低C/N污水的達(dá)標(biāo)處理。反硝化除磷作為一種新型脫氮除磷技術(shù)能“一碳兩用”，可有效處理低C/N污水，達(dá)到高效脫氮除磷的目的。然而，反硝化除磷過(guò)程可產(chǎn)生大量溫室氣體N2O，因此研究其N2O的產(chǎn)生機(jī)理和控制方法，為推廣反硝化除磷工藝的應(yīng)用具有重要意義。
　　 本論文構(gòu)建了雙污泥反硝化除磷系

2、統(tǒng)，研究了其處理低C/N城市污水過(guò)程中N2O的產(chǎn)生特征，明確了系統(tǒng)中N2O的主要產(chǎn)生階段;探討了雙污泥系統(tǒng)曝氣硝化階段以及缺氧反硝化除磷階段N2O產(chǎn)生的機(jī)理和影響因素，確定了曝氣和缺氧階段的最佳運(yùn)行條件;提出了雙污泥系統(tǒng)處理低C/N城市污水過(guò)程中N2O產(chǎn)生的減量化控制措施，并對(duì)減排效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　 (1)闡明了雙污泥系統(tǒng)中氮、磷的去除效果和N2O的產(chǎn)生特征。雙污泥系統(tǒng)對(duì)低C/N城市污水具有較高的處理

3、效果，總氮和總磷的去除效率高達(dá)92.13％和95.18％。雙污泥處理低C/N城市污水過(guò)程中有大量N2O的產(chǎn)生，每周期N2O產(chǎn)生量占總氮去除的比例高達(dá)1.47％;其中曝氣階段、缺氧反硝化除磷階段以及后曝氣階段N2O產(chǎn)生量占總氮去除的比例分別為0.86％、0.41％以及0.20％。
　　 (2)明確了雙污泥系統(tǒng)曝氣硝化過(guò)程中N2O產(chǎn)生的來(lái)源，確定了曝氣硝化階段的最佳DO濃度。雙污泥系統(tǒng)曝氣階段N2O產(chǎn)生主要來(lái)源于自養(yǎng)菌的硝化作用，其

4、對(duì)N2O產(chǎn)生的貢獻(xiàn)率高達(dá)97.1％，而異養(yǎng)菌的反硝化作用對(duì)N2O的產(chǎn)生幾乎沒(méi)有貢獻(xiàn)。DO濃度對(duì)曝氣階段N2O的產(chǎn)生具有重要的影響，當(dāng)DO濃度為2.5 mg/L時(shí)，N2O的產(chǎn)生量最低，其周期產(chǎn)生量只有0.20 mg/L。
　　 (3)揭示了雙污泥系統(tǒng)缺氧反硝化除磷過(guò)程中N2O產(chǎn)生的機(jī)理，確定了可減少缺氧反硝化除磷階段N2O產(chǎn)生的運(yùn)行方式。反硝化除磷過(guò)程中N2O產(chǎn)生的主要原因是，反硝化聚磷菌以胞內(nèi)聚合物(PHA)為碳源進(jìn)行反硝化，導(dǎo)

5、致反硝化酶對(duì)電子形成競(jìng)爭(zhēng)，使氧化亞氮還原酶無(wú)法獲得足夠的電子將N2O還原，并引起亞硝酸鹽的積累。連續(xù)的硝酸鹽投加方式、以丙酸為碳源，均可明顯減少反硝化除磷過(guò)程中亞硝酸鹽的積累，降低N2O的產(chǎn)生。
　　 (4)研究了碳源類型對(duì)反硝化除磷過(guò)程N(yùn)2O產(chǎn)生的影響機(jī)制，揭示了以丙酸為碳源時(shí)反硝化除磷過(guò)程N(yùn)2O產(chǎn)生量低的原因。碳源類型明顯影響了反硝化除磷過(guò)程中N2O的產(chǎn)生，以乙酸為碳源時(shí)，N2O的產(chǎn)生量最高，占總氮去除的16.32％;而以混

6、合酸（乙酸和丙酸）和丙酸為碳源時(shí)，N2O的產(chǎn)生量?jī)H占總氮去除的1.92％和0.43％。丙酸系統(tǒng)N2O產(chǎn)生量低的主要原因是，以丙酸為單一碳源，反硝化除磷系統(tǒng)中不存在反硝化酶對(duì)電子的競(jìng)爭(zhēng)作用，亞硝酸鹽和氧化亞氮還原酶的活性不會(huì)受到抑制，不會(huì)導(dǎo)致亞硝酸鹽的積累。
　　 (5)建立了可有效提高氮磷去除效果、降低N2O產(chǎn)生的雙污泥系統(tǒng)及其優(yōu)化控制方案?？刂破貧怆A段DO條件以及采用丙酸作為碳源，能有效降低雙污泥系統(tǒng)N2O的產(chǎn)生，并可實(shí)現(xiàn)氮磷