西安建筑科技大学硕士学位论文
O释放特性及影响因素研究
reactor then反硝化除磷过程N
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专业：环境科学与工程
硕士生：张瑶
指导教师：吕永涛副教授
摘要
反硝化除磷，因可将厌氧段合成的内碳源作为缺氧段反硝化的电子供体进行脱氮同时除磷，故实现了“一碳两用”，具有节省碳源、曝气量及减少剩余污泥产量等优点，特别适用于处理低C/N污水，成为近年来的研究热点之一。然而，研究表明，反硝化除磷过程会释放强温室气体N2O，因此，研究该工艺过程中N2O释放特性和影响对提高其可持续性具有重要的意义。
本研究在厌氧/缺氧SBR系统中，通过接种普通活性污泥，以乙酸钠和硝酸钾为基质，启动了反硝化除磷。在此基础上，系统研究了电子受体（NO3--N、NO2--N 分别作电子受体及NO2--N投加方式）和碳源（厌氧段碳源种类、C/N及缺氧段外碳源投加量）对反硝化除磷效率及N2O释放影响。主要研究内容和结果如下：（1）维持厌氧进水COD浓度250mg·L-1，根据反应器运行情况对缺氧进水NO3--N和PO43--P浓度进行调整，经过一个月左右成功实现了反硝化除磷的启动。单周期脱氮、除磷效率分别达到99.95%和72.07%，N2O-N转化率（N2O-N释放量/去除的TN量）为16.41%，稳定运行期间系统获得了良好的脱氮除磷效果。
（2）取厌氧末污泥为对象，利用批式试验研究了硝酸盐浓度对反硝化除磷及N2O释放的影响。随着进水NO3--N浓度由50提高至65和90mg·L-1时，磷的去除效率分别达到71.43、67.90和68.53%，平均反硝化速率依次为0.0456、0.0452和0.0415mg·min-1·g-1SS，N2O的释放量分别为2.27、2.48和2.25mg，N2O-N的转化率依次为5.72、6.28和6.15%，结果表明，在NO3--N充足的前提下，随着硝酸盐浓度升高，对缺氧吸磷、反硝化脱氮、N2O释放量及转化率的影响很小。
（3）取厌氧末污泥为对象，利用批式试验研究了亚硝酸盐浓度对反硝化除磷及N2O释放的影响。当NO2--N浓度由15升高至25和50mg·L-1时，N2O的释放量由3.08升至5.62和6.67mg，反应前60min PO43--P平均去除速率分别为0.0625、0.0489和0.0268mg·min-1·g-1SS，反应前60min NO2--N平均去除速率依次为0.0814、
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0.0763和0.0589mg·min-1·g-1SS，结果表明，增大NO2--N浓度会对DPAOs的反硝化除磷过程产生抑制作用，且会导致N2O释放量增加。
（4）取厌氧末污泥为对象，利用批式试验研究了亚硝酸盐投加方式对反硝化除磷及N2O释放的影响。当分2（控制进水浓度为20mg·L-1）次投加NO2--N时，除磷效率仅为56.56%，脱氮效率为100%，N2O-N转化率为27.25%。当分4（控制进水浓度为10mg·L-1）、3（控制进水浓度为15mg·L-1）次低浓度投加NO2--N 时，除磷效率分别提高至81.82和80.70%，脱氮效率分别为98.97和96.66%，N2O-N 转化率分别为27.05和23.93%。表明，控制每次进水较低的NO2--N浓度可在不增加N2O释放量的前提下有效提高短程反硝化脱氮及除磷效率。
（5）取缺氧末污泥为对象，利用批式试验研究了C/N对反硝化除磷及N2O 释放的影响。随着厌氧段C/N由2升高至5和8，COD去除率分别为82.86、93.60和75.71%，除磷效率由50.82下降至17.14和-60.29%，N2O-N转化率由9.48升至18.62和17.97%。结果表明，厌氧段过高的COD浓度会导致COD去除效率下降，并引起缺氧后期发生“二次释磷”，从而导致除磷效率大幅下降；同时，提高进水有机物浓度会导致缺氧段NO2--N累积浓度最大值增大，从而导致N2O的释放增加。
（6）取厌氧末污泥为对象，利用批式试验研究了缺氧段外碳源浓度对反硝化除磷及N2O释放的影响。
当缺氧段不投加外碳源时，缺氧段呈现出典型的反硝化除磷代谢过程，除磷效率为33.54%，反硝化效率为55.44%，N2O-N的转化率为25.08%。随着外碳源浓度增大（C外/N由0.75至2.5），发现外碳源被优先合成PHB并同时释磷，从而导致除磷效率降至26.87和-0.016%；随着外碳源浓度增大，系统会优先利用外碳源进行反硝化，使反硝化脱氮效率升至63.50和96.44%；N2O-N的转化率由25.08减少为22.96和11.85%，结果表明，利用内源物质进行反硝化导致N2O的释放增加。
（7）取缺氧末污泥为对象，利用批式试验研究了厌氧段碳源种类对反硝化除磷及N2O释放的影响。单周期改碳源为丙酸钠，相比乙酸钠COD去除率略有增大，而改碳源为丁酸钠时，COD去除率大大减小，仅为29.59%。当碳源分别为乙酸钠、丙酸钠和丁酸钠时，N2O-N转化率分别为16.76、9.65和15.87%，结果表明，当以丙酸钠为碳源进行反硝化除磷时，NO2--N的最大累积浓度相比乙酸钠和丁酸钠减少一半，N2O释放最低，为2.47mg。
关键词：反硝化除磷；电子受体；碳源；聚-β-酯；N2O
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本课题得到国家自然科学基金项目(51108367)，陕西省建设厅科技发展计划项目(2015-K61)的资助。

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