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第1篇 城市污水生物除磷脱氮原理与调控新技术及其原理3

1污水除磷脱氮理论3

1.1增强生物除磷3

1.1.1生物除磷的基本原理3

1.1.2胞内聚合物5

1.1.3增强生物除磷系统中的微生物10

1.1.4增强生物除磷系统的主要微生物酶10

1.2生物脱氮12

1.2.1生物脱氮的基本原理12

1.2.2生物脱氮过程中的关键酶13

1.2.3非传统的生物脱氮技术14

2基于污水短链脂肪酸组成优化的高效生物除磷17

2.1丙酸/乙酸对聚磷菌富集系统的影响19

2.1.1驯化过程对除磷效果的影响19

2.1.2丙酸/乙酸对聚磷菌系统的物质转化影响20

2.2丙酸/乙酸对聚糖菌富集系统的影响24

2.2.1聚糖菌的培养驯化策略24

2.2.2驯化过程中各反应器的变化特征25

2.2.3丙酸/乙酸对聚糖菌系统的物质转化影响29

2.3丙酸与乙酸混合酸作为碳源对聚磷菌和聚糖菌厌氧代谢计量学影响30

2.3.1聚磷菌胞内的基本反应30

2.3.2聚糖菌胞内的基本反应31

2.3.3混合酸作为碳源时聚磷菌的厌氧代谢途径和计量学32

2.3.4混合酸作为碳源时聚糖菌的厌氧代谢途径和计量学34

2.3.5模型验证35

2.4丙酸与乙酸混合酸作碳源时的聚磷菌和聚糖菌代谢的动力学40

2.4.1厌氧动力学过程40

2.4.2 PAO动力学模型的描述41

2.4.3 GAO动力学模型的描述43

2.4.4代谢过程动力学模拟44

2.4.5动力学模型的意义46

3基于污水pH值优化的高效生物除磷48

3.1起始pH的变化对聚磷菌富集系统的短期影响48

3.1.1反应器中pH的变化48

3.1.2起始pH对各种物质代谢的影响49

3.2起始pH的变化对聚糖菌富集系统的短期影响55

3.3不同起始pH长期驯化对PAO和GAO影响的比较57

3.3.1 pH变化的比较57

3.3.2对短链脂肪酸吸收的影响57

3.3.3对聚羟基烷酸和糖原代谢的影响59

3.3.4对PAO系统溶解性正磷酸盐代谢的影响60

3.3.5对关键酶活性的影响60

4厌氧-低氧同时高效生物除磷脱氮64

4.1进水短链脂肪酸组成对厌氧-低氧生物除磷脱氮系统的影响64

4.1.1厌氧-低氧生物除磷脱氮系统的启动64

4.1.2驯化稳定后在一个运行周期内主要物质的变化特征67

4.1.3短链脂肪酸组成对COD、氮和磷去除的影响71

4.1.4 PHA组成与除磷脱氮的内在联系72

4.1.5厌氧-低氧系统中反硝化微生物的研究73

4.2充水比的影响75

4.2.1充水比对短链脂肪酸、PHA及糖原代谢的影响75

4.2.2充水比对硝化、反硝化及氮去除的影响77

第2篇 污水处理厂污泥转化为除磷脱氮优质碳源的理论与技术83

5污泥发酵产酸概述83

5.1污泥发酵产酸的意义83

5.2污泥厌氧发酵的基本原理83

5.3参与污泥厌氧发酵的主要微生物85

5.3.1水解和酸化阶段的主要微生物85

5.3.2产氢产乙酸阶段的主要微生物85

5.3.3产甲烷阶段的主要微生物86

5.4参与污泥厌氧水解和发酵产酸的关键酶86

5.4.1污泥厌氧水解的关键酶86

5.4.2与产酸相关的关键酶89

5.5污泥厌氧发酵的影响因素92

5.6提高污泥水解速率的方法94

6碱性条件强化剩余污泥发酵产酸97

6.1常温条件下pH对剩余污泥厌氧发酵的影响与机理97

6.1.1 pH对溶解性COD的影响97

6.1.2 pH对总SCFAs的影响98

6.1.3 pH对单个SCFAs的影响99

6.1.4碱性pH促进剩余污泥发酵产酸的机理101

6.1.5不同pH短期预处理对剩余污泥厌氧发酵的影响106

6.1.6恒定pH 10条件下半连续流反应器中污泥厌氧发酵的研究107

6.2中温及高温条件下pH对剩余污泥厌氧发酵的影响与机理109

6.2.1 pH对剩余污泥中温及高温厌氧发酵的影响109

6.2.2中温及高温条件下碱性pH促进剩余污泥厌氧发酵产酸的机理112

6.2.3 pH对污泥VSS减量的影响115

6.2.4 pH对污泥厌氧发酵系统碳平衡的影响116

6.2.5 pH对NH4+-N和PO3-4-P释放的影响117

7表面活性剂促进剩余污泥发酵产酸119

7.1不同表面活性剂对剩余污泥发酵产酸量的影响119

7.2阴离子表面活性剂对剩余污泥厌氧发酵的影响121

7.2.1表面活性剂投加量对总SCFAs浓度的影响121

7.2.2最佳表面活性剂投加量时各种SCFAs的浓度分布122

7.2.3表面活性剂投加量对剩余污泥厌氧发酵过程中NH+4-N和PO3-4-P释放的影响123

7.2.4剩余污泥在厌氧发酵过程中pH的变化124

7.2.5剩余污泥厌氧发酵过程中的污泥浓度变化125

7.3中温及高温条件下表面活性剂促进剩余污泥厌氧发酵产酸的研究126

7.3.1表面活性剂加入量对发酵产酸量的影响126

7.3.2表面活性剂加入量对发酵产生的SCFAs组分的影响127

7.3.3表面活性剂加入量对VSS减量的影响128

7.3.4不同表面活性剂投加量下污泥厌氧发酵系统的碳平衡129

7.4 pH对表面活性剂促进剩余污泥厌氧发酵的影响130

7.4.1 pH对表面活性剂促进剩余污泥厌氧发酵产酸量的影响131

7.4.2 pH对表面活性剂促进剩余污泥厌氧发酵产生的SCFAs组分的影响131

7.5表面活性剂促进剩余污泥发酵产酸的机理132

7.5.1表面活性剂对剩余污泥中颗粒态有机物溶解的影响133

7.5.2表面活性剂对溶解态大分子有机物水解的影响135

7.5.3表面活性剂对水解产物降解及发酵产酸的影响137

7.5.4表面活性剂对酸化产物甲烷化的影响139

7.5.5表面活性剂促进剩余污泥发酵产酸主要是生物作用还是化学作用的验证140

7.5.6表面活性剂对污泥水解酶活力的影响142

7.5.7表面活性剂在厌氧发酵过程中的自身降解144

7.5.8表面活性剂促进剩余污泥发酵产酸的机理小结144

8 pH及表面活性剂对剩余污泥发酵产酸动力学的影响146

8.1试验方法146

8.1.1碱性pH促进剩余污泥厌氧发酵产酸的动力学试验146

8.1.2表面活性剂促进剩余污泥厌氧发酵产酸的动力学试验146

8.2剩余污泥厌氧产酸动力学模型147

8.2.1模型描述147

8.2.2灵敏度分析149

8.2.3动力学参数估算151

8.3碱性pH促进剩余污泥厌氧产酸动力学151

8.3.1动力学参数的确定151

8.3.2动力学模型的验证157

8.4表面活性剂促进剩余污泥发酵产酸动力学158

8.4.1动力学参数的确定158

8.4.2动力学模型的验证162

9 pH及表面活性剂对剩余污泥发酵产酸微生物的影响166

9.1 pH对剩余污泥厌氧发酵微生物活性的影响166

9.2表面活性剂对剩余污泥厌氧发酵微生物活性的影响169

9.3室温、中温和高温碱性发酵系统微生物群落结构分析170

9.3.1室温、中温和高温碱性发酵系统的微生物群落物种数量分布172

9.3.2室温、中温和高温碱性发酵系统的微生物群落组成173

10投加碳水化合物促进剩余污泥发酵产酸177

10.1投加碳水化合物改变C/N对剩余污泥发酵产酸的影响177

10.1.1C/N对总SCFAs产生的影响177

10.1.2 C/N对SCFAs组成的影响178

10.1.3 C/N对溶解性蛋白质浓度的影响179

10.1.4 C/N对溶解性碳水化合物浓度的影响180

10.1.5 C/N对NH+4-N释放的影响181

10.1.6 C/N对PO3-4P释放的影响182

10.1.7 C/N对剩余污泥发酵减量化的影响182

10.2最佳C/N时pH及温度对剩余污泥发酵产酸的影响183

10.2.1 pH的影响183

10.2.2温度的影响187

10.3投加碳水化合物促进剩余污泥发酵产酸机理及微生物学研究189

10.3.1发酵产酸过程中底物之间的协同作用研究189

10.3.2发酵过程中甲烷产生的研究191

10.3.3发酵产酸过程中关键酶活性的研究193

10.3.4发酵产酸过程中的微生物学研究197

10.4剩余污泥和城市易腐有机废物联合发酵产酸的研究198

10.5半连续流反应器中投加碳水化合物促进剩余污泥发酵产酸199

第3篇 污泥产生的碳源用于增强污水生物除磷脱氮205

11碱性发酵污泥的泥水分离技术205

11.1碱性发酵污泥的基本性质205

11.2碱性发酵污泥调理方法的研究207

11.2.1酸处理和热处理207

11.2.2盐处理207

11.3污泥碱性发酵系统的泥水分离208

11.3.1从污泥碱性发酵系统中同时回收氮和磷209

11.3.2同时回收氮磷工艺条件的优化211

11.3.3同时回收氮磷后污泥固相成分分析213

11.3.4同时回收氮磷对碱性发酵污泥脱水性能的影响214

11.4同时回收氮磷提高污泥碱性发酵污泥性能的机理216

11.4.1ξ电位217

11.4.2镁离子217

11.4.3聚合物218

11.4.4鸟粪石220

12剩余污泥发酵液作为污水增强生物除磷微生物的碳源222

12.1剩余污泥碱性发酵液与乙酸作为增强生物除磷微生物碳源的比较222

12.1.1对磷释放的影响223

12.1.2对磷吸收的影响225

12.1.3 SOP的去除效果对比及SOP、糖原和PHA的转化226

12.1.4一个反应周期内BOD、COD、蛋白质和碳水化合物浓度的变化229

12.1.5 pH的变化230

12.1.6两个反应器内的污泥性质比较230

12.1.7污泥发酵液作碳源对出水重金属离子的影响231

12.2剩余污泥碱性发酵液作碳源时的微生物毒性研究231

12.2.1脱氢酶活性231

12.2.2活性污泥的耗氧速率232

12.3剩余污泥碱性发酵液作为实际城市污水增强生物除磷工艺的补充碳源232

12.3.1发酵液投加量的确定233

12.3.2最佳发酵液投加量下的反应器内各物质转化233

12.3.3最佳发酵液投加量下的污水处理效果235

13剩余污泥发酵液作为污水短程硝化-反硝化脱氮除磷微生物的碳源236

13.1乙酸作碳源对短程硝化-反硝化及反硝化除磷的影响236

13.1.1污泥驯化及一个周期内各物质的变化238

13.1.2短程硝化-反硝化和反硝化除磷的研究245

13.2污泥碱性发酵液对短程硝化-反硝化及反硝化除磷的影响249

13.2.1各物质在一个运行周期内的变化251

13.2.2污泥发酵液中腐殖酸对厌氧释磷及好氧吸磷的影响255

13.2.3污泥发酵液主要有机组分对短程硝化的影响256

13.3污泥发酵液作碳源对微生物及关键酶活性的影响259

13.3.1对微生物群落组成的影响259

13.3.2对主要微生物种群数量分布及关键酶活性的影响262

参考文献266