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随着污水生物处理的发展,污泥问题不容忽视。开发低污泥产率的污水处理技术显得尤为重要。同时随着水体富营养化的加剧,氮、磷等植物营养素的去除成为城市污水处理厂的重要任务。如何在污泥减量系统中提高氮、磷(尤其是磷)等营养物质的去除率成为污水处理工艺的瓶颈。为此,课题组辅以外排厌氧富磷污水的方式除磷,开发了具有同步除磷脱氮和污泥减量功能的HA-A/A-MCO工艺(hydrolysis-acidogenosis-Anaerobic/ Anoxic-Multistep Continuous Oxic tank),它是由污泥水解单元、多级串联接触曝气A2/O和侧流除磷系统组成。论文针对该工艺的污泥水解单元进行研究,重点研究回流污泥种类及回流比等运行参数、pH、HRT和ORP等参数对水解单元污泥酸化和释磷效果影响,探索水解单元较优的运行工艺条件;通过DGGE图谱分析,从菌群结构变化分析污泥种类对系统运行和菌群种类的影响,研究菌群结构对水解酸化效能的影响。结果表明:①回流水解处理厌氧释磷污泥或好氧污泥均使VFA和磷负荷增加,有利于厌氧释磷,同时污泥得到减量。回流水解厌氧释磷污泥更有利于产酸,其中回流2%厌氧释磷污泥水解产生的VFA量最大为275mg/L,乙酸和丙酸比例最大,超过70%,有效释磷量最大为42mg/L。污泥减量率在厌氧释磷污泥回流比例1%时最大,为50%,而后随着回流比例的增加而减少。综合考虑系统的厌氧释磷和污泥减量效果,回流水解处理2%厌氧释磷污泥最优。②HRT主要是通过改变污泥与基质的接触时间而对水解酸化效能产生影响。水解酸化池HRT为1.5h时,不利于水解产酸,其VFA仅为161mg/L。随着HRT增大至2.5h时,其水解产酸效能也增大。当HRT超过2.5h(3.5h),由于反应器本身的结构特点,使得水解酸化效率并不随之增大(较HRT2.5h),其值均为275mg/L。HRT对VFA各成分比例影响不大,厌氧释磷与VFA产量成正相关,HRT2.5h和3.5h均有利于厌氧释磷。同时污泥减量率随HRT的变化与其产酸变化大致相同。考虑到容积利用率,优选HRT=2.5h。③pH=8,微生物和酶的活性较高,水解效能最大,VFA为339mg/L,pH增大或减少,均会使其降低。改变pH值VFA各成分比例发生改变。对丙酸来说,随着pH的减低而升高,从20.7%(pH9)升高到54%(pH5.5),而丁酸则随着pH的升高而升高,从11%(pH5.5)提高到33%(pH9)。对于厌氧释磷,单位磷所需的VFA量,除与VFA中各酸的比例相关外,也与pH变化相关,适当提高进水pH能强化厌氧释磷。④水解发酵细菌的生境ORP值改变影响基质的水解发酵。ORP=-230mV,微生物活性和酶活性相对较高,水解效率和产酸效率均较高,VFA最大为339mg/L,污泥减量率较高为53%。ORP的改变,VFA中各酸比例也发生改变。对丙酸来说,随着ORP的升高而升高,从12%(ORP=-350mV)升高到43%(ORP=-50mV),而丁酸则随着ORP的升高而降低,从38%(ORP=-350mV)降低到8%(ORP=-50mV)。而厌氧释磷,在ORP未调时最大,为73mg/L.。⑤DGGE图谱分析表明,较直接水解酸化处理好氧污泥而言,厌氧释磷污泥回流进入水解池丰富了其菌群结构,优势菌群相容性更强,有助于强化水解产酸菌的降解能力,提高污泥细胞的降解率的特性,实现高效水解酸化处理污泥产生VFA,补充氮、磷去除所需基质,提高系统同步脱氮除磷能力。综上,HA-A/A-MCO工艺水解酸化池能够实现高效水解酸化处理污水和厌氧释磷污泥产生VFA,补充氮、磷去除所需基质,提高系统同步脱氮除磷能力并兼具污泥减量效能。研究成果具有较强的创新性和重要的理论意义与实用价值。