第一章緒論1.1研究背景與意義1.1.1水資源現(xiàn)狀隨著在全球范圍內(nèi)人口數(shù)量的不斷增加，用水量逐年上升，同時工業(yè)化的迅速發(fā)展，帶來嚴(yán)重的水污染問題。從上世紀(jì)末以來，水資源的保護(hù)和利用越來越多的走進(jìn)人們視線，并逐漸受到人們的重視。地球上的水資源，總量約為13.9億km3,而淡水總量僅占不到3%，約為0.36億km3，而且在這水量不足3%的淡水資源中，有77.2%以冰川或者冰蓋的方式存在，因此，地球上的水資源中可供人類利用的部分只占很小一部分，江河、湖泊等地面水資源只有23萬km3，而地下水作為人類生活用水的重要來源，有很大一部分處于地下很深的位置，人類幾乎無法利用。由此可見，人類可以直接利用的水資源是非常有限的[1]。我國水資源短缺問題非常嚴(yán)重，在人均用水量方面還存在很大不足，雖然總量大，但人均水平距離世界平均水平還有較大差距。我國幅員遼闊，資源種類眾多，而且總量極大。我國水資源總量極為豐富，其中淡水資源總量在全球排在第四位。然而，由于我國人口數(shù)量龐大，雖然總量很大，但平均到每個人，則在世界范圍內(nèi)處于較低水平，僅僅為世界平均水平的四分之一[2][3]。同時，中國的用水量，又是在世界范圍內(nèi)最大的。因此，我國民眾的生活和工業(yè)用水問題，已經(jīng)成為擺在我國發(fā)展面前的一個急需解決的問題。1.1.2水體富營養(yǎng)化當(dāng)前，在我國的污廢水處理工作中，水體富營養(yǎng)化問題是其中最核心最突出的問題。水體富營養(yǎng)化主要由氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)引起[4][5]。當(dāng)前世界范圍內(nèi)，工業(yè)化進(jìn)程不斷加劇，同時產(chǎn)生的污水量也不斷增加，其中主要的污染物就是氮磷，生活污水中同樣含有一定數(shù)量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，這些污水排入江河、湖泊等水體中，形成了適合藻類植物生長的極佳環(huán)境條件，導(dǎo)致了藻類的繁殖量劇增，這種現(xiàn)象稱為“水體富營養(yǎng)化”。富營養(yǎng)化會嚴(yán)重消耗水中溶解氧，使水中的其他生物因為缺乏溶解氧而死亡，同時藻類死亡后的腐敗過程，又會進(jìn)一步消耗溶解氧，形成惡性循環(huán)，水體透明度下降，水質(zhì)惡化，對人類的生產(chǎn)生活甚至身體健康帶來嚴(yán)重的影響。水體富營養(yǎng)化，發(fā)生在淡水中稱為水華，而發(fā)生在海水中稱為赤潮。在我國，廣泛存在污水未經(jīng)適當(dāng)處理與處置就輕易排放的問題，造成被排入水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，使其失去原有的功能，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)及漁業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展。探究高效處理污廢水中氮和磷等物質(zhì)，已經(jīng)成為水污染處理問題中的一個重大課題。水體中氮磷的來源包括兩大部分，即外部來源和內(nèi)部來源。外部來源主要指伴隨污水排放從外部進(jìn)入的氮磷，內(nèi)部來源指從水體底部的沉積物中通過再釋放的方式排出的氮磷。對于大部分流動水體來說，外部來源為水體受到污染的主要原因。工廠污廢水及生活污水未經(jīng)處置排入水體中，引起水中氮磷含量的急劇增加，造成水質(zhì)破壞。目前，國家已制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，限制氮磷等污染物的排放，以便能夠更加有效地進(jìn)行污水處理，達(dá)到脫氮除磷的目的。對于污水中氮磷的去除[6]，有多種方法，包括物理法、化學(xué)法、物化法、生物法等。其中，與其他方法相比，生物法在污水處理中，呈現(xiàn)出高效、經(jīng)濟、適用范圍廣的特點，因此，利用生物法處理污水是最合理可行的措施。1.2污水的生物脫氮機理與工藝1.2.1傳統(tǒng)生物脫氮1.2.1.1A/O工藝A/O工藝[7]稱為前置缺氧-好氧生物脫氮工藝，該工藝中的反硝化部分設(shè)置在系統(tǒng)前，而硝化反應(yīng)則在曝氣池中進(jìn)行，曝氣池中的硝酸鹽通過內(nèi)循環(huán)回流到缺氧池中，進(jìn)行反硝化反應(yīng)，氮得以去除。在缺氧段的反硝化過程中，利用的是污水中的原有碳源[8]，無需外加碳源，此外，反硝化過程提高了污水的堿度，對曝氣池內(nèi)的硝化反應(yīng)有一個很好的補充。該工藝流程簡單，運行成本低，但同時也存在一些缺點，由于硝化段設(shè)置在反硝化段之后，會導(dǎo)致二沉池中存在一部分硝酸鹽，在特殊情況下，可能會進(jìn)行反硝化反應(yīng)，而反消化過程會產(chǎn)生氮氣，在氣泡上浮過程中，會帶動沉淀池中的污泥，就會導(dǎo)致出水中含有部分污泥，出水水質(zhì)下降。1.2.1.2A2/O工藝圖1-1A2/O工藝流程圖A2/O工藝是在A/O工藝前增設(shè)一個厭氧反應(yīng)器，該工藝同時具有厭氧、缺氧、好氧區(qū)，可以達(dá)到同時脫氮除磷的效果[9]（圖1-1）。污水首先進(jìn)入工藝前段的厭氧反應(yīng)區(qū)，在此反應(yīng)段含氮有機物進(jìn)行氨化，隨即污水進(jìn)入缺氧反應(yīng)區(qū)，同時進(jìn)入的還有從好氧反應(yīng)區(qū)通過內(nèi)循環(huán)回流過來的硝酸鹽，在缺氧反應(yīng)區(qū)，主要進(jìn)行硝態(tài)氮的反硝化，部分有機物在硝化細(xì)菌的作用下以硝酸鹽作為電子受體得到降解去除，反應(yīng)后的混合液進(jìn)入好氧反應(yīng)區(qū)，在好氧反應(yīng)區(qū)中進(jìn)行氨氮的硝化，再通過內(nèi)循環(huán)回到缺氧反應(yīng)區(qū)。該工藝流程相對簡單，可以同時做到脫氮除磷，并且提高了脫氮的效率和COD的去除率。但其同樣存在缺點，在好氧區(qū)的硝化段中，需要投加大量的堿調(diào)節(jié)PH，以保證反應(yīng)器的正常運行，此外，該工藝的反硝化過程需要外加碳源。1.2.1.3SBR工藝SBR工藝[10]即序批式活性污泥法（sequencingbatchreactor,SBR），在一個反應(yīng)器中間歇操作，該工藝分為五個階段，第一階段為進(jìn)水階段，第二階段為反應(yīng)階段，第三階段為沉淀階段，第四階段為出水階段，第五階段為閑置階段，從進(jìn)水到閑置結(jié)束為一個周期（圖1-2）。進(jìn)水后首先在缺氧狀態(tài)下進(jìn)行攪拌，在此階段硝化細(xì)菌進(jìn)行硝化反應(yīng)，消耗水中的溶解氧，與此同時部分有機物被降解。溶解氧含量降低至一定水平，反應(yīng)器內(nèi)形成缺氧環(huán)境，反硝化細(xì)菌開始進(jìn)行脫氮。一段時間后，反應(yīng)器開始進(jìn)行曝氣，在有氧條件下，硝化細(xì)菌繼續(xù)進(jìn)行硝化反應(yīng)，隨后停止曝氣，靜置沉淀，潷出上部清水，再進(jìn)入到下一周期循環(huán)，周而復(fù)始。該工藝的反應(yīng)器相比較其他工藝來說，工藝流程更為簡潔，反應(yīng)器設(shè)備也相對更加簡單，不需要沉淀池，而且該工藝的運行周期和各階段的停留時間可以根據(jù)實際情況和處理要求進(jìn)行調(diào)整，操作簡單。圖1-2SBR工藝流程圖SBR工藝的優(yōu)點有以下幾個方面：SBR工藝流程簡單，因而基礎(chǔ)建設(shè)費用可以節(jié)省，另外工作花費也會減少；SBR工藝中完美的完全推流式特征，使得裝置中生物化學(xué)進(jìn)程有大的推動力以及高效率；SBR工藝運轉(zhuǎn)簡略，形式靈便，有很高的污染物脫除效率；SBR工藝間歇操作，可以有效控制反應(yīng)系統(tǒng)中的污泥膨脹；SBR工藝體現(xiàn)出較強的抗沖擊功能，使得在反應(yīng)器在進(jìn)水變化較大的情況下，依然能保證出水相對穩(wěn)定的指標(biāo)。1.2.2短程硝化反硝化脫氮短程硝化反硝化脫氮的基本原理是通過控制溫度、溶解氧、PH、污泥齡等條件，抑制NOB的生長，促使AOB優(yōu)勢生長，使硝化反應(yīng)過程在亞硝化階段停止，阻止產(chǎn)生的NO2-進(jìn)一步硝化為NO3-，隨后進(jìn)行反硝化[11][12]（圖1-3）。圖1-3短程硝化反硝化流程示意圖短程硝化反硝化的關(guān)鍵在于該系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行以及亞硝酸鹽的穩(wěn)定積累，實驗證明，高溫（高于20℃）、低溶解氧，合適的污泥齡（AOB最小污泥齡和NOB最小污泥齡之間）等條件有助于實現(xiàn)短程硝化系統(tǒng)的穩(wěn)定維持。短程硝化與全程硝化相比，曝氣量可以減少百分之二十五左右，從而很大程度上減少了碳源的消耗；另外，由于在反硝化過程中，NO3-到NO2-的過程沒有發(fā)生，減少了約40%的碳源消耗，因此，此方法更加適合處理碳氮比較低的污水。但同時，維持短程硝化的穩(wěn)定仍然是制約該工藝實際應(yīng)用的關(guān)鍵問題，因此，在此工藝的實際應(yīng)用中，要密切關(guān)注反應(yīng)器內(nèi)各組分的變化，進(jìn)行實時調(diào)控，以保證短程硝化過程能夠順利進(jìn)行，獲得良好的出水水質(zhì)。1.2.3同步硝化反硝化（SND）脫氮同步硝化反硝化是指硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)在同一反應(yīng)器的同一處理空間進(jìn)行[2][13]，該工藝包含三部分理論：宏觀環(huán)境理論、缺氧微環(huán)境理論、微生物學(xué)理論。宏觀環(huán)境理論：在反應(yīng)器內(nèi)，由于氧氣填充不均勻，在反應(yīng)器內(nèi)形成好氧區(qū)和缺氧區(qū)，硝化細(xì)菌在好氧區(qū)發(fā)揮作用，反硝化細(xì)菌在缺氧區(qū)發(fā)揮作用，硝化過程和反硝化過程在反應(yīng)器內(nèi)同時發(fā)生，即同步硝化反硝化。除此之外，不同時間反應(yīng)器內(nèi)溶解氧含量的變化過程也可以看作是同步硝化反硝化的表現(xiàn)之一。缺氧微環(huán)境理論：在活性污泥的絮狀體中，絮體具有一定的厚度，溶解氧在由外向內(nèi)傳遞的過程中，受到某些因素的限制，致使氧濃度由外到內(nèi)分布不均，在絮狀體內(nèi)形成濃度梯度，在絮狀體污泥結(jié)構(gòu)中，相比較內(nèi)核處，表層處由于與外部環(huán)境接觸面積較大，溶解氧含量更高，越往內(nèi)層，溶解氧含量越低，形成溶解氧濃度梯度。當(dāng)污泥的體積足夠大時，就會在內(nèi)部形成一個缺氧區(qū),示意圖如圖1-4。此時，好氧的硝化細(xì)菌集中在絮狀體的外部，進(jìn)行硝化反應(yīng)，而反硝化細(xì)菌則聚集在絮狀體的內(nèi)部缺氧區(qū)，進(jìn)行反硝化反應(yīng)。因此，在絮狀體污泥中，同時存在好氧區(qū)和厭氧區(qū)，硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時進(jìn)行，達(dá)到了污水脫氮的目的。圖1-4缺氧微環(huán)境理論圖微生物學(xué)理論：傳統(tǒng)的生物脫氮理論認(rèn)為硝化細(xì)菌只能是自養(yǎng)型的一類微生物，而反硝化細(xì)菌只能是厭氧微生物，且存在碳源時，通過異養(yǎng)型反硝化細(xì)菌完成。但有研究表明，反硝化過程有時在好氧條件下可以發(fā)生，有時在缺少有機碳源的情況下也可以發(fā)生。硝化細(xì)菌也可能為異養(yǎng)菌，在低溶解氧條件下，硝化細(xì)菌和厭氧菌也可能發(fā)生脫氮。由以上看出，與傳統(tǒng)的污水處理過程中對微生物資源的認(rèn)識不同的是，在過程中，存在好氧反硝化菌和異養(yǎng)硝化菌，相比普通的硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌，起著不同的作用。1.2.4厭氧氨氧化厭氧氨氧化技術(shù)ANAMMOX（AnaerobicAmmoniumOxidation）是指在厭氧狀態(tài)下，通過厭氧氨氧化菌（AnAOB）的作用，以亞硝態(tài)氮為電子受體，氨態(tài)氮為電子供體，將亞硝態(tài)氮和氨氮同時轉(zhuǎn)化為氮氣，同時有少量硝酸鹽產(chǎn)生的過程[14][15]。厭氧氨氧化反應(yīng)過程中的基質(zhì)比例[16]可以用式1-1表示NH4++1.32NO2-+0.066HCO3-+0.13H+1.02N2+0.26NO3-+0.066CH2O0.2N0.15+2.03H2O（1-1）作為近些年來在污水脫氮除磷技術(shù)中新興起來的一種生物脫氮工藝，厭氧氨氧化與傳統(tǒng)的生物脫氮方法相比，具有一些其他傳統(tǒng)工藝所不具備的優(yōu)點[17]：厭氧氨氧化過程不需要氧氣，直接對氨氮進(jìn)行氧化，因此大大減少了氧氣的消耗，從而節(jié)約了能源；減少了由于投加碳源而可能帶來的二次污染；除此之外，厭氧氨氧化菌的生理特性活躍，代謝能力強，對基質(zhì)的有很強的利用能力。1.3聚糖菌在污水處理中的特性在污水處理工藝中，一般都是利用聚磷菌（phosphorusaccumulatingorganisms，PAOs）的在厭氧狀態(tài)下釋放磷到環(huán)境中和好氧條件下過量吸磷的特性來達(dá)到去除磷的目的。同時，還有一部分聚磷菌在缺氧條件下，能夠以硝態(tài)氮為電子受體，吸收磷酸鹽，這類菌被稱為反硝化聚磷菌（denitrifyingphosphorusaccumulatingorganisms，DPAOs）。有研究表明，除PAOs外還有一類微生物——聚糖菌（glycogenaccumulatingorganisms，GAOs）[18]。在厭氧狀態(tài)下，GAOs吸收VFAs合成聚羥基脂肪酸酯（PHA），但是在這個過程中聚糖菌并不釋放磷到環(huán)境中；在好氧狀態(tài)下，聚糖菌則分解聚羥基脂肪酸酯合成氨基乙酸（gly）,同樣與聚磷菌不同的是，在此過程中聚糖菌并不吸磷，細(xì)胞中沒有磷的積聚，因此對除磷沒有貢獻(xiàn)。類似DPAOs，在缺氧環(huán)境下也存在反硝化聚糖菌（denitrifyingglycogenaccumulatingorganisms，DGAOs）以硝酸鹽氮為電子受體，分解消耗細(xì)胞內(nèi)合成的聚羥基脂肪酸酯，實現(xiàn)了對硝酸鹽氮的去除[19-21]。1.4研究內(nèi)容及意義本試驗首先進(jìn)行聚糖菌的富集，運用分段厭氧—好氧的方式，控制進(jìn)水P/C比，以葡萄糖為碳源，調(diào)整反應(yīng)器內(nèi)的營養(yǎng)條件，使聚糖菌在反應(yīng)器中的生長占優(yōu)勢，培養(yǎng)其成為優(yōu)勢菌種。富集完成后，利用培養(yǎng)好的污泥，以亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮作為電子受體，連續(xù)運行6h,每隔十分鐘取樣觀察亞硝酸鹽和硝酸鹽的消耗情況，以此來判斷系統(tǒng)的內(nèi)源反硝化速率。在污水生物脫氮的過程中，氮的初始存在形式是氨氮，因此處理過程的第一步為利用硝化細(xì)菌，將氨氮硝化，然后利用反硝化細(xì)菌進(jìn)行反硝化，將第一部中產(chǎn)生的硝態(tài)氮還原為氮氣，氮得以去除。但在反硝化過程中，需要有機碳源的參與，在反硝化過程中作為電子受體，碳源包括三類：外加碳源、內(nèi)源碳源、污水碳源[22]。在污水處理工作中，常常存在碳源不足的問題，需要人工投加外碳源，以保證反硝化過程的順利進(jìn)行，但同時也增加了運行成本，因此，對內(nèi)碳源的開發(fā)利用是很有必要的。第二章試驗材料與方法2.1試驗儀器與材料試驗儀器：連華5B-3A型化學(xué)需氧量（COD）快速測定儀、UV-5200紫外分光光度計、雙捷78-1磁力加熱攪拌器、海利V-20超靜強力氣泵、雷磁PHS-3C型pH計。試驗材料：硝酸鈉溶液、亞硝酸鈉溶液、氨基磺酸氨、麝香草酚、H2SO4-Ag2SO4、氨水、乙酸鈉。（以上藥品全部為國藥）亞硝態(tài)氮顯色劑的配制：1、稱取20g對氨基苯磺酰胺（磺胺）和1gN-(1-萘基)-乙二胺二鹽酸鹽；2、量取250ml蒸餾水和50ml磷酸；3、將1溶于2，轉(zhuǎn)移至500ml容量瓶，并定容。硝態(tài)氮顯色劑的配制：1、氨基磺酸胺（1）、稱取2g氨基磺酸胺；（2）、將（1）溶于（4：1）乙酸溶液并定容至100ml。2、麝香草酚（1）、稱取1g麝香草酚溶于無水乙醇；（2）、定容至200ml。3、硫酸-硫酸銀（1）、稱取5g硫酸銀溶于500ml硫酸；（2）、不斷搖晃，散熱，放置1-2天。2.2試驗過程2.2.1聚糖菌的前期培養(yǎng)通過厭氧-好氧的運行方式，進(jìn)行聚糖菌的富集。反應(yīng)器有效容積為3L，排水比為33%，其進(jìn)水COD濃度為300mg/L，首先在厭氧狀態(tài)下攪拌運行3h,厭氧段結(jié)束后靜置20min，出水1L，進(jìn)1L自來水以降低反應(yīng)器磷濃度，抑制聚磷菌活性，隨后好氧狀態(tài)下運行2.5h，曝氣量為1.0L/min，連續(xù)培養(yǎng)60d。2.2.2批次實驗2.2.2.1NO2_-N的測定完成聚糖菌的富集，分瓶進(jìn)行批次實驗。厭氧運行3h后，用清水洗泥3遍，以去除厭氧末反應(yīng)器中剩余的外碳源，隨后將泥水混合物平均轉(zhuǎn)移到4個1L錐形瓶內(nèi)，分別編號1#、2#、3#、4#，每個750mL。配置10g/L的NO2--N溶液，1#瓶投加0.375ml，2#瓶投加0.75ml，3#瓶投加1.5ml，4#瓶投加2.25ml，使1#、2#、3#、4#的NO2--N濃度分別為5mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L。開始攪拌，連續(xù)運行6h，每十分鐘取樣一次，測定其NO2_-N濃度。測定方法：取1ml水樣，定容至50ml，加入1ml顯色劑，搖勻，靜置20min，在540nm波長下測試吸光度。2.2.2.2NO3--N的測定厭氧運行3h后，用清水洗泥3遍，以去除厭氧末反應(yīng)器中剩余的外碳源，隨后將泥水混合物平均轉(zhuǎn)移到4個1L錐形瓶內(nèi)，分別編號1#、2#、3#、4#，每個750mL。配置10g/L的NO3--N溶液，1#瓶投加0.375ml，2#瓶投加0.75ml，3#瓶投加1.5ml，4#瓶投加2.25ml，使1#、2#、3#、4#的NO2--N濃度分別為5mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L。開始攪拌，連續(xù)運行6h，每十分鐘取樣一次，測定其NO3_-N濃度。測定方法：取1ml水樣，加入0.1ml氨基磺酸按，搖勻，靜置5min，隨后加入0.2ml麝香草酚和2ml硫酸-硫酸銀溶液，搖勻，靜置5min，加入8ml蒸餾水，隨后加入9ml氨水，定容至25ml，冷卻至室溫，在415nm波長下測定吸光度。第三章試驗結(jié)果分析3.1聚糖菌富集過程中典型周期的分析圖3-1COD和P濃度變化曲線如圖3-1所示，圖中曲線為在一個典型周期內(nèi)的COD和P的濃度變化曲線。原污泥中同時含有聚糖菌和聚磷菌，根據(jù)聚磷菌的生理特性，在厭氧條件下，聚磷菌吸收三類基質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞合成內(nèi)碳源,同時釋放出磷到環(huán)境中；在好氧條件下，聚磷菌則會過量吸磷，吸收環(huán)境中的磷酸到細(xì)胞內(nèi)合成ATP和核酸，將過剩的磷酸合成細(xì)胞貯存物儲存在細(xì)胞體內(nèi)，實現(xiàn)了吸磷過程。在此周期內(nèi)，通過對COD和P的測定觀察，厭氧初始階段COD的濃度為111.4mg/L，厭氧結(jié)束時COD的濃度大約為19.56mg/L，厭氧段結(jié)束時COD的濃度大概為13.97mg/L，好氧段平均濃度大概為14.67mg/L，且濃度基本保持不變，說明COD的去除主要是在厭氧段進(jìn)行，在好氧階段去除的COD基本較少，好氧段COD的消耗主要是因為曝氣氧化的原因。在整個周期內(nèi)，P濃度一直處于較低水平，厭氧段P濃度變化不大，平均濃度為1.15mg/L，厭氧段釋磷量極少，好氧末P濃度為0mg/L，說明好氧段存在好氧吸磷的過程。厭氧階段3h內(nèi)COD濃度迅速降低，變化過程明顯，而厭氧段釋磷量極少，說明厭氧段的COD主要被聚糖菌利用?？刂七M(jìn)水C/P比，使得聚磷菌活性得到了有效的抑制，此為聚糖菌富集成功的標(biāo)志。3.2不同濃度梯度亞硝酸鹽反硝化過程影響圖3-2亞硝酸鹽濃度變化曲線如圖3-2所示，反應(yīng)初始階段，1#反應(yīng)器的初始亞硝態(tài)氮濃度為5.91mg/L，隨著反硝化的進(jìn)行，濃度逐漸降低，80min后亞硝態(tài)氮濃度降至0mg/L，標(biāo)志著1#反應(yīng)器內(nèi)源反硝化完成，其反硝化速率為4.55mg/L*h。2#反應(yīng)器亞硝態(tài)氮初始濃度為9.63mg/L，140min后亞硝態(tài)氮濃度降為0mg/L，內(nèi)源反硝化過程結(jié)束,其反硝化速率為4.19mg/L*h。3#反應(yīng)器反應(yīng)初始階段亞硝態(tài)氮濃度為18.07mg/L，270min后亞硝態(tài)氮濃度降為0，反硝化完成，其反硝化速率為4.02mg/L*h。4#反應(yīng)器初始階段亞硝態(tài)氮濃度為26.50mg/L，運行6h后，反應(yīng)器內(nèi)仍然存在亞硝態(tài)氮，經(jīng)測定濃度為1.00mg/L，說明內(nèi)源反硝化過程仍在繼續(xù)，其反硝化速率為4.25mg/L*h。通過圖2-2，可以看出亞硝態(tài)氮在4個反應(yīng)器中內(nèi)源反硝化過程運行良好，亞硝態(tài)氮濃度均幾乎以相同速率降低，且亞硝態(tài)氮消耗過程的濃度變化曲線基本平行，說明4個反應(yīng)器內(nèi)源反硝化速率基本一致，不同濃度亞硝酸鹽對反硝化速率幾乎沒有影響。3.2不同濃度梯度硝酸鹽反硝化影響圖3-3NO3--N、N02--N濃度變化曲線如圖2-3所示，1#反應(yīng)器反應(yīng)初始階段硝態(tài)氮的濃度為5.75mg/L，190min后硝態(tài)氮濃度降為0，去除硝態(tài)氮5.75mg/L，內(nèi)源反硝化完成，反硝化速率為1.82mg/L*h，亞硝態(tài)氮濃度在20min后達(dá)到最大值，為0.41mg/L，隨后開始降低，反應(yīng)進(jìn)行70min后降為0，說明反應(yīng)進(jìn)行的前20min,亞硝態(tài)氮的反硝化速率小于硝態(tài)氮的反硝化速率，致使亞硝態(tài)氮得到少量積累，但積累量很低；20min后亞硝態(tài)氮的反硝化速率大于硝態(tài)氮的反硝化速率，亞硝態(tài)氮的消耗量大于反硝化過程中的生成量，亞硝態(tài)氮濃度逐漸降低至0mg/L。2#反應(yīng)器內(nèi)初始階段硝態(tài)氮濃度為9.96mg/L，6h后反應(yīng)器內(nèi)仍然存在硝態(tài)氮，濃度為3.34mg/L，約去除6.62mg/L硝態(tài)氮，反硝化過程沒有完成,反硝化速率為1.10mg/L*h，亞硝態(tài)氮在反應(yīng)開始時濃度為0.03mg/L，1h后濃度達(dá)到最大值，為0.54mg/L，2.5h后亞硝態(tài)氮濃度降為0，說明在2#反應(yīng)器中，前1h內(nèi)亞硝態(tài)氮反硝化速率小于硝態(tài)氮，1h后亞硝態(tài)氮反硝化速率則大于硝態(tài)氮，亞硝態(tài)氮濃度逐漸降為0。3#反應(yīng)器初始階段硝態(tài)氮濃度為19.59mg/L，反應(yīng)6h后硝態(tài)氮濃度為13.38mg/L，去除硝態(tài)氮6.21mg/L，反硝化沒有完成，反硝化速率為1.035mg/L*h，亞硝態(tài)氮濃度在反應(yīng)進(jìn)行到2h時達(dá)到最大值，濃度為0.69mg/L，說明反應(yīng)前2h內(nèi)亞硝態(tài)氮得到積累，隨反應(yīng)進(jìn)行，亞硝態(tài)氮逐漸消耗，250min后濃度降為0。4#反應(yīng)器硝態(tài)氮起始濃度為29.58mg/L，6h后濃度為21.02mg/L，約去除8.56mg/L硝態(tài)氮，反硝化沒有完成，反硝化速率為1.43mg/L*h，亞硝態(tài)氮濃度在反應(yīng)進(jìn)行到3h時達(dá)到最高，為0.83mg/L,6h后降為0mg/L。由圖3-3可以看出，雖然4個反應(yīng)器內(nèi)硝態(tài)氮的初始濃度不同，但硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的濃度變化曲線基本平行，硝態(tài)氮的利用率與初始硝氮濃度無關(guān)。此外，4個反應(yīng)器內(nèi)亞硝態(tài)氮的積累量極少，且反應(yīng)結(jié)束時4個反應(yīng)器內(nèi)亞硝態(tài)氮的濃度全部為0，說明亞硝態(tài)氮的反硝化活性很強，而硝態(tài)氮的反硝化活性較弱。除1#反應(yīng)器外，其他3個反應(yīng)器運行6h后均有硝態(tài)氮剩余，且硝態(tài)氮去除率較低，說明硝態(tài)氮的反硝化效果較差。在4個反應(yīng)器的初始階段，會有亞硝態(tài)氮的積累，說明在此階段，亞硝態(tài)氮的反硝化速率小于硝態(tài)氮。在亞硝態(tài)氮的測定批次試驗中，反應(yīng)器中只存在亞硝態(tài)氮，且反硝化速率很高，而在硝態(tài)氮的測定批次試驗中，反硝化過程中產(chǎn)生少量亞硝態(tài)氮，由于對硝態(tài)氮反硝化速率較低，所產(chǎn)生的亞硝態(tài)氮較少，因此反應(yīng)過程中存在的硝態(tài)氮對亞硝態(tài)氮反硝化過程的抑制不明顯，沒能實現(xiàn)亞硝態(tài)氮的大量積累。3.3本章小結(jié)通過批次實驗中對硝態(tài)氮和亞氮濃度的追蹤測定，發(fā)現(xiàn)富集成功的聚糖菌對亞硝態(tài)氮的反硝化活性明顯高于硝態(tài)氮。運用富集成功的聚糖菌，對亞硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化的過程中取得了不錯的效果，反應(yīng)結(jié)束后沒有亞硝態(tài)氮的剩余，對亞硝態(tài)氮的去除率較高。但對硝態(tài)氮的反硝化作用效果不理想，2#、3#、4#瓶內(nèi)硝態(tài)氮均有較多剩余，反硝化過程沒有完成，而運行過程中，硝態(tài)氮的濃度始終處于極低的狀態(tài)，幾乎沒有硝態(tài)氮的積累。本次試驗說明，試驗前期富集成功的聚糖菌對亞硝態(tài)氮的內(nèi)源反硝化具有較好的活性，而對硝態(tài)氮的內(nèi)源反硝化的活性較差。第四章結(jié)論與建議1、在厭氧/好氧的運行方式下，通過控制進(jìn)水C/P比，60d能夠?qū)崿F(xiàn)聚糖菌的富集，其標(biāo)志是厭氧段能實現(xiàn)大量的COD去除，但釋磷量極低，聚磷菌活性受到抑制，聚糖菌成為優(yōu)勢菌種。2、在對不同濃度梯度亞硝酸鹽對內(nèi)源反硝化過程影響的探究中，1#反應(yīng)器亞硝酸鹽的反硝化速率為4.55mg/L*h，2#反應(yīng)器的反硝化速率為4.19mg/L*h，3#反應(yīng)器的反硝化速率為4.02mg/L*h，4#反應(yīng)器的反硝化速率為4.25mg/L*h。4個反應(yīng)器中的反硝化速率基本一致，說明聚糖菌對亞硝態(tài)氮的反硝化活性與亞硝態(tài)氮的濃度無關(guān)，但對亞硝態(tài)氮的處理取得了很好的效果。3、在對不同濃度梯度硝酸鹽對內(nèi)源反硝化過程影響的探究中，1#反應(yīng)器硝酸鹽的反硝化速率為1.82mg/L*h，2#反應(yīng)器反硝化速率為1.10mg/L*h，3#反應(yīng)器反硝化速率為1.43mg/L*h，4#反應(yīng)器反硝化速率為1.035mg/L*h，反硝化速率處于較低水平，說明此污泥中的聚糖菌對硝態(tài)氮的反硝化活性與硝態(tài)氮濃度無關(guān)，且處理過程不理想。4個反應(yīng)器中幾乎沒有亞硝態(tài)氮的積累，說明此污泥對亞硝態(tài)氮的反硝化活性比硝態(tài)氮的反硝化活性強。不足與建議：聚糖菌富集成功之后，可改為厭氧/缺氧的運行方式，缺氧段開始加入硝酸鹽溶液，長期運行培養(yǎng)可提高其對硝酸鹽的反硝化速率，從而達(dá)到亞硝酸鹽的積累，為后續(xù)試驗做準(zhǔn)備。參考文獻(xiàn)[1]王淑瑩，高春娣.環(huán)境導(dǎo)論.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2003.[2]王曉霞.低C/N比污水同步硝化反硝化除磷工藝與優(yōu)化控制[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2016.[3]王書明，張彥.我國水污染與環(huán)境正義研究[J].河海大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版)，2009，(03)：50-54．[4]趙永宏,鄧祥征,戰(zhàn)金艷,席北斗,魯奇.我國湖泊富營養(yǎng)化防治與控制策略研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2010,33(03):92-98.[5]陳奧密.湖泊富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原因和機理[J].廣東水利水電，2008，37（6）:34-37.[6]趙志瑞,侯彥林.半短程亞硝化與厭氧氨氧化聯(lián)合脫氮工藝微生物特征研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué),2014,35(07):2834-2842.[7]王偉,彭永臻,殷芳芳,王淑瑩.改進(jìn)分段進(jìn)水A/O生物脫氮工藝強化生物除磷[J].環(huán)境科學(xué),2009,30(10):2968-2974.[8]馬娟,宋相蕊,李璐.碳源對反硝化過程NO2-積累及出水pH值的影響[J].中國環(huán)境科學(xué),2014,34(10):2556-2561.[9]張碩.正置和倒置AAO工藝處理城鎮(zhèn)污水的中試研究[A].上海市環(huán)境科學(xué)學(xué)會、江蘇省環(huán)境科學(xué)學(xué)會、浙江省環(huán)境科學(xué)學(xué)會.第11屆長三角科技論壇環(huán)境保護(hù)分論壇暨上海市環(huán)境科學(xué)學(xué)會第18屆學(xué)術(shù)年會論文集[C].上海市環(huán)境科學(xué)學(xué)會、江蘇省環(huán)境科學(xué)學(xué)會、浙江省環(huán)境科學(xué)學(xué)會:,2014:6.[10]周雹.SBR工藝的分類和特點[J].給水排水,2001(02):31-33.[11]李澤兵,李軍,李妍,馬家軒,王曉毅.短程硝化反硝化技術(shù)研究進(jìn)展[J].給水排水,2011,47(09):163-168.[12]張靜蓉,王淑瑩,尚會來,彭永臻.污水短程硝化反硝化和同步硝化反硝化生物脫氮中N_2O釋放量及控制策略[J].環(huán)境科學(xué),2009,30(12):3624-3629.[13]郭冬艷,李多松,孫開蓓,劉麗茹.同步硝化反硝化生物脫氮技術(shù)[J].安全與環(huán)境工程,2009,16(03):41-44+61.[14]VandeCaaafAA，DeBruijnP，RobertsonLA，etal．Autotrophicgrowthofaerobi