內(nèi)聚物驅(qū)動(dòng)生物脫氮除磷機(jī)理及優(yōu)化控制研究

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1、學(xué)校代號10532學(xué)號B1203S005分類號X703.1密級公開博士學(xué)位論文內(nèi)聚物驅(qū)動(dòng)生物脫氮除磷機(jī)理及優(yōu)化控制研究學(xué)位申請人姓名陳洪波培養(yǎng)單位環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱李小明教授學(xué)科專業(yè)環(huán)境科學(xué)與工程研究方向水污染控制論文提交日期2015年06月01日湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所?。崳姷玫难芯砍晒菊撐牟话魏纹洌崳?。除了丈中特別加Ｗ標(biāo)注引用的內(nèi)容外他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體。本人完全意

2、識到本聲明的法律后果，均己在文中明確方式標(biāo)明由本人承擔(dān)。期－備：之月日作者簽名：日件年學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１、保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。＾２、不保密４＾’’（請?jiān)谏舷鄳?yīng)方框內(nèi)打／）作者簽

3、名：日期；辟６月＾日導(dǎo)師簽名（日：日期：之龍作年￡月？學(xué)校代號：10532學(xué)號：B1203S005密級：公開湖南大學(xué)博士學(xué)位論文內(nèi)聚物驅(qū)動(dòng)生物脫氮除磷機(jī)理及優(yōu)化控制研究學(xué)位申請人姓名：陳洪波導(dǎo)師姓名及職稱：李小明教授培養(yǎng)單位：環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)名稱：環(huán)境科學(xué)與工程論文提交日期：2015年06月01日論文答辯日期：2015年06月13日答辯委員會(huì)主席：劉云國Themechanismandprocessstudyonbiologicalnutrientremovaldrivenbyintracellularp

4、olymersbyHong-boChenB.E.(ShenyangUniversityofTechnology)2010AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinEnvironmentalScienceandEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLiXiao-mingApril,

5、2015博士學(xué)位論文摘要污水生物處理過程中，微生物攝磷需要消耗大量有機(jī)碳源，而反硝化也需要一定濃度有機(jī)物作為電子供體。我國南方地區(qū)污水處理廠進(jìn)水有機(jī)物濃度較低，普遍存在碳源不足的問題，需要投加碳源以滿足微生物攝磷及反硝化的碳源需求，因而處理成本較高。這不僅嚴(yán)重阻礙了污水處理廠的運(yùn)營與發(fā)展，也深深制約著生物脫氮除磷的推廣與應(yīng)用。因此，研發(fā)一種經(jīng)濟(jì)高效且穩(wěn)定可靠的生物脫氮除磷方法對解決日趨嚴(yán)重的水體富營養(yǎng)化問題至關(guān)重要。近年來，有研究表明活性污泥系統(tǒng)外碳源豐富-貧乏的運(yùn)行模式可誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生體內(nèi)儲能聚合物迅速積累/緩慢分

6、解的代謝響應(yīng)。本課題擬將微生物這一代謝行為與污水中氮磷的去除進(jìn)行偶聯(lián)，使污水中的有機(jī)物主要通過細(xì)胞內(nèi)聚合物的過量積累來去除，并將積累的內(nèi)聚物作為微生物攝磷的內(nèi)碳源及后續(xù)反硝化過程的電子供體，實(shí)現(xiàn)內(nèi)聚物驅(qū)動(dòng)生物脫氮除磷。這不僅能解決反硝化需投加碳源的難題，同時(shí)可減少有機(jī)物去除時(shí)的能量消耗，降低脫氮成本，極具應(yīng)用潛力。本文通過外碳源豐富-外碳源貧乏-內(nèi)碳源貧乏運(yùn)行模式建立內(nèi)聚物驅(qū)動(dòng)生物脫氮除磷系統(tǒng)，考察不同基質(zhì)條件下內(nèi)聚物的儲能情況，進(jìn)而對內(nèi)聚物驅(qū)動(dòng)生物脫氮除磷過程的控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并分析不同基質(zhì)條件下微生物群落結(jié)構(gòu)特

7、征的變化。隨后通過比較內(nèi)聚物驅(qū)動(dòng)生物脫氮除磷系統(tǒng)與傳統(tǒng)脫氮除磷工藝及單級好氧反應(yīng)器的脫氮除磷效果，考察系統(tǒng)的脫氮除磷性能，并通過分析典型周期內(nèi)氮磷元素及微生物體內(nèi)儲能物質(zhì)的變化，探討了內(nèi)聚物驅(qū)動(dòng)生物脫氮除磷系統(tǒng)的作用機(jī)制。最后，以生活污水為研究對象，檢驗(yàn)了系統(tǒng)在實(shí)際廢水處理應(yīng)用中的脫氮除磷效果。研究結(jié)果表明，通過在好氧/缺氧/閑置交替運(yùn)行，反應(yīng)器中取得良好的脫氮除磷效果，系統(tǒng)氨氮和磷的去除率分別高達(dá)98%和99%，總氮去除率達(dá)80%以上。乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖、甲醇以及乙醇等不同基質(zhì)作為碳源時(shí)，內(nèi)聚物種類及含量變化較

8、大，系統(tǒng)脫氮除磷效果隨之變化。揮發(fā)性脂肪酸（VFA）作為碳源時(shí)有利于聚β羥基烷酸鹽（PHA）的合成，系統(tǒng)脫氮除磷效果較好。而以非VFA基質(zhì)作為碳源時(shí)，PHA合成較少，系統(tǒng)吸磷和硝化作用不完全，脫氮除磷效率較低。VFA基質(zhì)中，乙酸鈉和丙酸鈉系統(tǒng)除磷效率相當(dāng)，但乙酸鈉合成聚β-羥基丁酸酯（PHB）較多，系統(tǒng)反硝化速率更快，因而脫氮效率更高。碳源濃度