【摘要】：城鎮(zhèn)污水高標(biāo)準(zhǔn)的排放是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必然需求,特別是對(duì)于總氮(TN)排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格,在一些重點(diǎn)流域和地區(qū),均頒布了更加嚴(yán)格的地方排放標(biāo)準(zhǔn)。綜合污水處理廠(WWTP)因通常含有大量工業(yè)廢水,造成其深度脫氮更加困難。隨著嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施,許多污水處理廠都面臨著提標(biāo)改造,目前主流的改造措施增加三級(jí)生物脫氮處理,大幅增加了投資及運(yùn)行成本。A2/O+A/O的雙缺氧強(qiáng)化脫氮工藝,已應(yīng)用于宜興綜合污水處理廠(YXWTP,7.5萬噸/天),但仍未充分發(fā)揮其脫氮的效率,仍存在較大的優(yōu)化空間。本研究以實(shí)際運(yùn)行的YXWTP為對(duì)象,通過全過程診斷分析和中試調(diào)控研究,識(shí)別出A2/O+A/O工藝深度脫氮的限制因素和潛力空間。借助于新一代高通量測(cè)序技術(shù)和宏基因組學(xué)研究,從微觀層面全面揭示其微生態(tài)特征和機(jī)理,為工藝的優(yōu)化調(diào)控提供理論支撐。針對(duì)綜合污水C/N、B/C低的特征,水解酸化能有效改善其碳源結(jié)構(gòu)提高B/C比,有利于反硝化脫氮。水解酸化污泥中高豐度的硫酸鹽還原菌(SRB)(16.82%-18.26%),有利于后續(xù)生化單元中硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)的發(fā)生。YXWTP的全流程診斷結(jié)果表明,Nitrospira、Nitrosomonas在不同時(shí)期均成為優(yōu)勢(shì)AOB和NOB菌,amoA基因的高效表達(dá)(mRNA/DNA=0.43-1.43),保證了硝化反應(yīng)完全,NH4+-N平均去除率達(dá)到99%,硝化反應(yīng)不是影響脫氮的限制因素。四個(gè)潛在的反硝化單元中,前缺氧區(qū)(PRAN)和厭氧區(qū)(ANA)針對(duì)回流污泥的反硝化反應(yīng)完全,ANA區(qū)末端NO3--N平均濃度為0.33mg/L,缺氧區(qū)(AN)對(duì)TN去除率的貢獻(xiàn)影響最大(55.7%-60.8%),挖掘后缺氧區(qū)(POAN)的反硝化潛能是實(shí)現(xiàn)深度脫氮的重要途徑。不同功能單元之間的微生物群落總體相似,但其反硝化基因表達(dá)活性不同,AN單元中narG基因的表達(dá)顯著高于PRAN和POAN單元,證明了其脫氮貢獻(xiàn)影響大。不同時(shí)期的微生物變化導(dǎo)致了不同的脫氮效果,1月的微生物群落的多樣性和OUT顯著高于8月份,反硝化菌以Dechloromonas、Comamonadaceae、Thauera等異養(yǎng)菌為優(yōu)勢(shì)菌,導(dǎo)致1月的TN去除率(78.8%)明顯高于8月(70.8%)。11月樣本中,證實(shí)了 YXWTP混合營養(yǎng)反硝化的存在,硫自養(yǎng)菌Thiobacilus成為排名第三的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)菌(5.61%),也存在高豐度的異養(yǎng)反硝化菌Dechloromonas(2.35%)。宏基因組學(xué)檢測(cè)到反硝化基因narG主要分布在Thiobacillus和Decholormonas中,qPCR分析表明與氮去除相關(guān)的功能基因得到積極的表達(dá),表達(dá)活性的順序?yàn)?nirSnarGnorBnapAnriKnosZ,基因nirS的豐度和表達(dá)均顯著高于nirK,證實(shí)nirS是NO2--N還原的關(guān)鍵參與者。基于全流程診斷和中試優(yōu)化試驗(yàn),提出了深度脫氮的關(guān)鍵控制因子和優(yōu)化策略。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,通過優(yōu)化控制策略并在POAN區(qū)投加碳源(20mg/L),出水TN濃度為1.06-5.8mg/L(平均值3.6mg/L),平均去除率高達(dá)89.1%,直接運(yùn)行成本增加0.07元/噸。投加碳源改變了微生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)位,反硝化菌的優(yōu)勢(shì)種群和生長速率發(fā)生變化,抑制了自養(yǎng)反硝化菌的生長,如Thiobacillus等硫自養(yǎng)反硝化菌消失,大幅提高了適宜乙酸的反硝化菌豐度,如Chromatiaceae_Uncultured(3.1%)、Thauera(2.5%)、Hyphomicrobium(1.8%)成為優(yōu)勢(shì)菌。
【圖文】：

Ａ排放標(biāo)準(zhǔn)要求。綜合污水進(jìn)入粗細(xì)格柵、沉砂等預(yù)處理后，直接進(jìn)入水解酸化逡逑池預(yù)處理，后續(xù)進(jìn)入生化單元處理，水解酸化池設(shè)有超越管，綜合污水可超越水逡逑解酸化池直接進(jìn)入生化處理單元。具體工藝流程如圖２．１。逡逑１］逡逑開發(fā)區(qū)邐＠邋＾邋＾用水用戶逡逑—鼓風(fēng)機(jī)房加藥間Ｌ＿Ｊ￣邋ｆｔｌｍ＇ｓｌ逡逑邐邐［ ＇邋Ｉ邐２邋．邋５Ｈ噸／＋逡逑窘邐—邋［ １邋＿Ｌ邋邐邋＿—邐＾邐ＴＩ，邋＿＿邋＿逡逑ｒ邋粗格＝２邋多模式配水邋一邐５邋ｗ邋＾邐＆逡逑［j澕埃隋澹靛臥誦繡尉�。逦＾逦Ｓ逦＾逦Ｙp馀佩義閑右唬拷黃兀卞逡誨澹玨濉鰣澹粒粒吧晃勰唷澹浮插澹掊亍�？辶x希玨謇醴浚采�；＾逦灥逍l(wèi)醴�，也逍l(wèi)醴浚垮�！逦_問義俠у緯劐宄劐危卞危擼五危郟恚苠危郟擼蓿叔危邸輳咤義希齲蟈澹懾澹懾義戲寄噱撾勰噱義洗逃噱位у義稀鰈Z泥Ｉ邋廠ＷＷ．逡逑—ｍ邐４ｅ＊ｉ＇ｓ］邋—■邐水鵬一－外運(yùn)逡逑圖２．１宜興綜合污水廠（ＹＸＷＴＰ）的工藝流程逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ＹＸＷＴＰ逡逑水解酸化池共設(shè)有８組，采用脈沖布水形式，脈沖設(shè)計(jì)流量：Ｑｍａ＾ｌＪｍＶｓ，逡逑通過快速高壓的脈沖布水，使得厭氧污泥懸浮于水解生化池的中間層，與污水進(jìn)逡逑行水解酸化反應(yīng)，底部設(shè)有排泥管定期重力排泥。設(shè)計(jì)規(guī)模為１０萬噸／天，單格逡逑尺寸：ＬｘＷｘＨ＝２３ｍｘｌ５ｍｘ８．３ｍ，實(shí)際水力停留時(shí)間：５ｈ。逡逑２．２．２樣品采集及水質(zhì)檢測(cè)逡逑（１）常規(guī)水質(zhì)檢測(cè)逡逑綜合污水的進(jìn)水取自沉砂池后，水解酸化池出水取自水解酸化池末端的出水逡逑渠

入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（ＣＪ３４３－２０１０）標(biāo)準(zhǔn)，再排入綜合污水處理廠處理。高比逡逑例的工業(yè)廢水大幅度增加了其污水處理的難度。工業(yè)廢水中主要是以化工類、紡逡逑織印染類、太陽能光伏類為主（圖２．２），，其中化工類廢水涉及１８家企業(yè)、廢水總逡逑量１．２８萬噸／天，占排污單位總數(shù)的４７％、排放量占工業(yè)廢水總量的４０％。印染逡逑類廢水盡管只包含４家排放企業(yè)，但由于其耗水量大其廢水規(guī)模總量８０００噸／天，逡逑占工業(yè)廢水總量的２５％。光伏類廢水主要來自４家排放企業(yè)，光伏廢水規(guī)模為逡逑６４００噸／天，占工業(yè)廢水總量的２０％。除此之外，食品加工和機(jī)械加工類排放企逡逑業(yè)數(shù)量少、廢水產(chǎn)生量２０００－２５００噸／天，分別占工業(yè)廢水總量的６．３％、７．８％。逡逑■Ａ逡逑６／0邐８％食品加工逡逑圖２．２工業(yè)廢水中不同廢水類型的水量比例逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ邋ｔｙｐｅｓ邋ｉｎ邋ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ逡逑從工業(yè)廢水的特征來看，化工廢水中以協(xié)聯(lián)生物、漢光生物、雅克化工為代逡逑表的生物化工，其廢水產(chǎn)生量大巨大（占化工廢水７５
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2661210