磷酸盐生物还原反应特性及除磷工艺研究

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1、磷酸盐生物还原反应特性及除磷工艺研究Thestudyofresponsecharacteristicsandtheinfluencefactorsofbiologicalphosphatereduction研究生：魏文涛指导教师：徐丽副教授学科专业：环境科学与工程二〇一七年〇三月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文磷酸盐生物还原反应特性及除磷工艺研究作者姓名：魏文涛入学年份：2014年9月指导教师：徐丽副教授学科专业：环境科学与工程申请学位：工学硕士所在单位：市政与环境工程学院论文提交日期：2017年1月论文答辩日期：2017年3月学位授予日期：2017年

2、3月答辩委员会主席：胡俊生答辩委员会组成：胡俊生李亚峰牛明芬刘旭东亢涵林晔王东明论文评阅人：5声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其

3、授权机构）可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年□一年□一年半□两年□作者签名：导师签名：日期：年月日期：年月硕士研究生学位论文摘要I摘要近年来，关于磷酸盐还原工艺的研究主要集中于磷化氢的发现和检测手段。应用磷酸盐还原工艺进行污水除磷才刚刚开始入手研究，相关研究尚不完善且存在着相互矛盾的现象。而磷酸盐还原反应的机理研究尚不清楚，普遍认为是微生物作用的结果。因此磷酸盐还原工艺的深入研究成为除磷工艺突破的当务之急。本课题首先对厌氧污泥在

4、UASB反应器内经过90天的培养和驯化，COD去除率稳定在87.99%，磷酸盐去除率稳定为59.49%，磷酸盐去除速率高达为21.11mg/(L·d)，具有较好的污水处理效能。污泥的MLSS及MLVSS前期下降，然后达到稳定，后期有小幅度上升，出水澄清度较好。这说明本工艺中存在污泥增殖，但是增殖量较小。整个系统产气分别经过色谱分析法和化学检测法鉴定为磷化氢气体，证明了磷酸盐还原反应的发生。经过90天的驯化，含有磷酸盐还原菌的厌氧污泥已在UASB反应器中驯化成功。随后，采用二次冷阱-气相色谱法对系统产生的气体做定性鉴定，明确了磷酸盐还原的最终产物是磷化氢。进一步采用化学吸收-钼锑

5、抗分光光度法对系统产生的磷化氢做定量检测，分析过程中磷化氢的累积产量。采用UASB动态反应器和静态反应器组对磷酸盐还原工艺进行动态和静态的运行研究。主要对磷酸盐还原反应的工艺参数做出细致的探究：1.试验研究了磷酸盐还原反应的前体物质，在所选用的6种无机磷源(分别为黄磷单质，次磷酸钠，亚磷酸钠，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾，六偏磷酸钠)中，所有磷素都可以产生磷化氢，是磷酸盐还原菌可用的磷源，但磷酸盐还原效能的发挥各有不同：以磷素去除效率为指示标准，效率最高的磷源为磷酸二氢钾，磷素去除效率为69.72%；以磷素去除速率为指示标准，速率最高的磷源为次磷酸钠，磷素去除速率为5.76mg/(L

6、·d)；以磷化氢产量为指示标准，产量最高的磷源为次磷酸钠，磷化氢产量为401.1μg。据反应过程的磷素平衡分析，磷酸盐还原反应可能是一个缓慢的过程，且低价态磷素更容易被还原成磷化氢。2.试验研究了磷酸盐还原所需要的氮素来源及其营养比例，当铵盐为唯一氮源时，最佳氮磷比为4/1，此时磷酸盐去除率为79.03%，铵盐不足将导致磷酸盐还原反应中途停滞，铵盐过剩对系统没有促进效果，铵盐的存在是磷酸盐还原菌必须的营养因素之一。当硝酸盐为氮源时(同时要添加一定浓度铵盐)，最佳氮磷比为1/1(这里指NO-3-3与PO4的比值)，此时促进磷酸盐还原反应，磷酸盐去除率为83.33%；平衡氮磷比为2

7、/1，此时表现为促进作用与抑制作用的等衡；超过平衡状态，继续添加硝酸盐，磷酸盐还原反应被抑制，且添加的硝酸盐浓度越高，抑制效果越显著。3.试验研究了磷酸盐还原所需要的碳素来源及其营养比例，在厌氧状态下，试验所选用的6种碳源(甲醇，乙醇，甲酸钠，乙酸钠，葡萄糖，淀粉)中，磷酸盐去除率较高的碳源为甲醇和乙醇，最高磷酸盐去除效率为82.28%。以葡萄糖为碳源时，最佳碳磷比为120/1，此时磷酸盐去除率为79.78%，产生磷化氢82.0μg。在缺氧状态下，磷酸盐去除率较高的碳源为甲醇和乙醇，最高磷酸