（环境工程专业论文）分步进水序批式反应器处理猪场废水工艺研究.pdf

摘要 随着我国畜禽养殖规模不断扩大，削减规模化养殖场废弃物污染负荷已经成 遏制农业面源污染的关键。碳氮比例失调是养殖废水生物处理的主要限制因子。 分步进水序批式反应器( s f s b r ) 是一种依靠多步缺氧进水补充反硝化碳源的生 物脱氮强化工艺。为促进s f s b r 工艺在畜禽养殖场废水处理中的应用和发展， 本研究围绕s f s b r 生物脱氮问题，以猪场废水为处理对象，通过实验室模拟实 验，从污染物变化、污泥性状和氧化还原电位( 0 r p ) 、p h 、溶解氧( d 0 ) 过程 控制参数三个方面探明曝气强度、进水负荷、进水碳氮比、进水分配对s f s b r 工艺特性的影响，确定s f s b r 处理猪场废水生物脱氮最佳工艺参数，探明0 r p 、 p h 、d o 动态变化特征，论证s f s b r 内污泥颗粒化可行性。通过实验研究和理 论分析，取得以下主要结果： 有机污染物降解遵循一级反应关系时，去除有机物s f s b r 工艺中有机物去 除效率是反应时间和进水次数的函数，延长反应时间或增加进水次数有利于提高 s f s b r 有机物去除率：生物脱氮型s f s b r 中各“非曝气曝气”子循环发生完 全反硝化一硝化时，降低最后一步进水体积分数( 口) 或增加换水量( p 睁) 有 助于提高s f s b r 生物脱氮效率。泥龄相同条件下s f s b r 所需反应器容积小于传 统a 0 型s b r 工艺所需容积。 进水负荷、曝气强度、进水体积比、进水碳氮比直接影响进水量递减型 s f s b r 处理猪场废水工艺特性。两步减量进水s f s b r 中，提高有机负荷( 进水 碳氮比随机变化) s f s b r 内生物脱氮过程受到抑制；提高曝气强度利于提高 s f s b r 曝气阶段硝化速率，缩短硝化时间，改善生物除磷效率；降低进水体积 比( 1 ：1 ) s f s b r 生物脱氮效率提高不显著，而生物除磷过程得到强化。三步减 量进水s f s b r 中，提高进水氮负荷( 进水碳氮比固定) ，反硝化及生物除磷过程 受到限制；提高s f s b r 进水碳氮比有助于提高反应器内反硝化效率，强化生物 除磷过程。s f s b r 因过有机负荷硝化完全停止时和反硝化效率提高时，反应器 内0 r p 和p h 变化幅度发生特征性变化。 s f s b r 内污泥颗粒化具有可行性。以猪场废水为营养基质，在s f s b r 内培 养的颗粒污泥呈黄褐色，直径0 5 1 o m m ，微生物菌相丰富。进水负荷和进水碳 氮比主要影响颗粒污泥胞外多聚物( e c p s ) 分泌量及颗粒污泥结构，高进水负 荷和高进水碳氮比条件下颗粒污泥e c p s 增多，颗粒污泥结构致密。污泥微生物 聚合酶链式反应- 变性梯度凝胶电泳( p c r d g g e ) 检测结果表明，反应器内混 合污泥微生物多样性随着进水碳氮比提高而增加。 正交实验结果表明不同工艺参数对颗粒污泥型s f s b r ( g s f s b r ) 处理猪 场废水脱氮效果和污泥性状影响效应不同：氮负荷对出水氮素浓度( 氨氮、亚硝 态氮与硝酸盐氮浓度总和) 影响最大，曝气强度对氮净去除率( n n e r ) 影响最 大，进水碳氮比对污泥体积指数( s v i ) 及颗粒污泥质量分数哳| 5 m 。) 影响最大， 但进水体积比( l ：1 ) 对颗粒污泥质量分数( 而5 。) 影响较小，对反应器生物脱 氮效果影响不显著。g s f s b r 处理猪场废水最佳工艺条件为进水碳氮比7 o m g c o d m g n h 4 + - n ，进水体积比3 ：1 ，进水氮负荷0 0 2 6 9 n h 4 + n g v s s d ) ，曝气 强度4 2l “m 3 s ) ，在该实验条件下出水无机氮浓度最低、氮净去除率最高，分别 为2 1 m l 和7 2 。污泥微生物p c r d g g e 检测结果表明，g s f s b r 污泥微生 物种群结构稳定性较强，而脱氮参数优化对污泥微生物种群和丰度有影响，颗粒 污泥及混合污泥微生物种群向优势化菌群方向发展。 进水量递减型s f s b r 系统内o r p 、p h 、d o 变化与生物脱氮过程关联度与 进水分配相关。s f s b r 进水氨氮浓度及硝化时间与曝气强度相匹配时，o r p “氮 突破点”可以指示硝化结束，o r p “硝酸盐膝”指示内源代谢显著的反硝化结束。 p h “氨谷”可指示硝化结束，但其灵敏性受氨氮初始浓度和硝化时间的限制。 另外，非曝气阶段o r p 下降幅度及完全硝化过程口h 下降幅度均可作为s f s b r 工艺进水分配的控制参数。s f s b r 系统内硝化过程中o r p 及p h 变化速率可用 于硝化速率估计。d o 飙升指示硝化结束，可用于曝气过程控制。 进水量递减型s f s b r 处理猪场废水工艺中，生物除磷主要在第l “非曝气 一曝气”子循环内发生，后续“非曝气一曝气”子循环内生物除磷过程不明显， s f s b r 生物除磷机制有待进一步研究。 关键词：猪场废水，分步进水序批式反应器，生物脱氮，颗粒污泥 a b s t r a c t w i t ht h ee x p a n s i o no fl i v e s t o c ki n d u s t p o l l u t i o nc o n t r o lo fa i l i m a 】f e e d l o t s b e c o m e sak e yf a c t o rf o ra l l e v i a t i n gt h ea 鲥c u l t l l r a ln o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n 1 h e s h o r t a g eo fa v a i l a b l ec a r b o ns o u r c ef o rd e n j t r i f i c a t i o ni st h em a i nl i m i t i n gf a c t o ri n t l l eb i o t r e a 恤e n to fl i v e s t o c kw a s t e w 砷e r t h es t e p f 毫d s e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ( s f s b i ui san e wt y p eo ft 1 1 ee n h a n c e di l i 仃o g e nr e m o v a ls y s t e m ，c h a r a c t e r i z e db ya m l l l t i p l ea n o x i cf e e d i n gf o rs u p p l y i n gt l l eo r g a l l i cc a r b o ns o u r c et od e n i t r i f i e r s t b f a c i l i t a t em e 印p l i c a t i o no fs f s b ri i ll i v e s t o c ki n d u s n y ，as e r i e so fl a b s c a l e e x p e r i m e n t sw e r ec o n d u c e dt oi n v e s t i g a t et h ep e m n n a l l c eo fs f s b rt r e a t i n gs w i n e w a s t e w a t e ru n d e rv a r i o u so p e r a t i n gc o n d i t i o m t h e r e l a t i o n s h i pb e 伽e e n t l l e p o l l u t a j l t s 嘣n o v a le 伍c i e n c ya l l do p e r a t i n gp a r a m e t e r si ns f s b rs u c ha sa e r a t i o n i m e n s i 吼l o a d i n gr a t e ，i n f l u e n tc a r b o nn i 打o g e nr a t i o ，f e e d i n gv o l u m er a t i o ，w a s i d e m i f i e di na s p e c t so fp 0 1 1 u t a n t se v 0 1 u t i o n ，m i c r o b i a lc h a r a c t e r i s t i c sa i l do n l i n e p r o c e s sp a r a m e t e r si n c l u d i n go x i d j z a t i o nr e d u c t i o np o t e n t i a l ( 0 r p ) ，p ha n dd i s s 0 1 v e d o x y g e n ( d o ) a ss u c h ，a no p t i m a lc o m b i n e do p e r a t i n gc o n d i t i o nw a sd e t e r m i n e df o r t h es f s b r ，t o g e t h e rw i t ht h ep r o f i l e so f0 r p ：p ha n dd oi nt h er e a c t o li na d d i t i o n ， t h ef e a s i b i l i t ) ，o fs l u d g eg 阳n u l a t i o ni nt h es f s b rs y s t e mw a se x p l o r e du s i n gs w i n e w a s t e w a t e ra ss u b s t r a t e s m a i nr e s u l t so b t a i n e di nt h i ss n j d ya r ea sf o l l o w s ： p r o v i d e dt h ed e g r a d a t i o no fo r g a n i cm a t t e rf o l l o w i n gt h en r s to r d e rm o d e l ，t h e r e m o 刊o fo 喀a n i cm 甜e ri ns f s b ri sc o r r e l a t e dw i 也龇r e a c t i o nt i m ea n df e e d i n g n 啪b e r p r o l o n g i n gt l l er e a c t i o nt i m e o rm u l t i p l y i n gm ef e e d i n gn u m b e rw o l l l d b e n e f i tt h eo r g a n i cm 执rr e m o v a li nt h es f s b rs y s t e m g i v e nb o t hn i t r i f i c a t i o na n d d e i l i t r i f i c a t i o nc o m p l e t e di ne a c hs u b c y c l eo fn o n a e r a t i o n - a e 如瞳i o n ，t h en l e o r e t i c a i l l i t m g e nr e m o v a le 伍c i e n c yi s af u n c t i o no ft h ef e e d i n gv 0 1 u m er a t i oo ft h el a s t s u b c y c l et ot h et o t a lf e e d i n gv o l u m e ( 励a n dm er a t i oo fi n i t i a lv 0 1 u m ei nm et a n k b e f o r ef e e d i n gt ot l l et o t a lf e e d i n gv o l u m e ( 蹦啪t h en i t r o g e nr e m o v a le f j f i c i e n c yo f s f s b rw o u l db ei m p m v e db yd e c r e a s i n g 卢o ri n c r e a s i n g 吲琢t h ec o m p a r i s o no f p 0 s b r 晰t hs f s b ri nt a n kv o l u m es h o w sm a tt h er e q u i r e dt a 】出v o l u m eo fs f s b r i ss m a l l e rt h a nt h a to f a 0 s b ra tt h es a i l l es l u d g ea g e t _ t l ep e r f o m l a n c eo fs f s b rw i t l ld e c r e a s i n gf e e d i n gv 0 1 啪ew a si n f l u e n c e db y t h el o a d i n gr a t e ，a e r a t i o ni m e n s i 坝f e e d i n gv o l 啪er a t i oa 1 1 di n n u e mc a r b o nn i t r o g e n r a t i o f o r t h et 、v i c e f e ds b r 、v i t hd e c r e a s i n gf e e d i n gv o l u m e ，n i t r o g e nr e m o v a lw a s i 1 1 l l i b i t e db yt 1 1 ei i l c r e 嬲eo fo r g a l l i cl o a d i n gr a t e ( t l l ei l l f l u e n tc a r b o ni l i 仃i ) g e nr a t i o v a r i e di nr 如d o m ) ，劬i l em ei i l c 陀勰eo f 榭a t i o ni n t e n s i t ) ，曲h a n c e dt l l e1 1 i t r i f i c a 士i o n r a t e ，s h o n e n e dm e1 1 i 研f i c a t i o nt i m e ，卸di m p m v e dt h ep h o s p h o m sr e r n o v a ld u r i n gt h e r a 石o np h a s e w b e nt h ef e e d i n gv o l 哪em t i o ( g r e a t e r 血a i l1 ：1 ) d e c r e a s e di nt 1 1 e t 、) l d c e b ds b r ，t l l ep h o s p h o m sr a t h e rt h a nn i t r o g e nr e m o v a l 、糨ss i g 面f i c a n t l y i m p r o v e d ，i i l 出et r i p l e f e ds b rw i t hd e c r e j l s i n g 砖e d i n gv o l u m e ，b o t hn m o g e na n d p h o s p h o r 邺r e m o v a 王sw e r ei i l h i b i t e dd u et om ei n c r e a s ei i l 也en j 仃o g e l ll o a d i n gr a t e ( t h ei n f l u e n tc a r b o nn i t r o g e l lm t i ow 鹬f i x e d ) ，w h i l et 1 1 0 s e 、v e r ee n l 啪c e db y p m m o t i n gt h ei i l n u e n tc a r b o nn i 仃o g e nr a t i o t h e0 r pd e c r e a s i n gr a n g ea sw e ua sp h d e c r e 鹤i n gr a n g ev 撕e dc o r r e s p o n d i n gt ot h ep e 廊n n a i l c eo fs f s b r 恤d e rc o n d i t i o i l s o f o v e r l o a ( 1 i i 坞o r 幽n c e dd e n i t r i f i c a t i o n s l u d g eg r 柚u l a t i o n 、 ，a sa c l l i e v e d 而s f s b r 仃e a t i n gs w i 芏l ew a s t e w a t e lg 糟i l u l a r s l u d g e 砌t i v a t e d i n t h i ss t u d y i sy c l l o wb m 啪a n d i t sd i 蛐咖钏s i nm e m g e o f o 5t 01 0f 衄，a l l dr i c hi nb a c t e 曲s p e c 斌t h el o a d i n gr a t i o 觚di l l n u e n tc a r b o n 血r o g e nr a t i od i dh a v eg i 蛳f i c a mi m p a c t so nt l l ee x t r a c e l l u l a rp o l y m e r s ( e c p s ) a n d s t n l c t i i r eo fg r a n u l a rs l u d g e 。t h er e s u l t so fp o l y m e r a s ec h a 主nr e a c t i o n d e n a 睡u d n g g r a d i c mg e le l e c t r o p h o r e s i s ( p c r - d g g e ) s h o w sm a tt h ed i v e r s 时o f b a c t e r i a l c o m m u n i 够i z la c t i v 锄e ds l u d g ei i l c r e a s e d 够m ei n n u e mc a r b o nn i 仃o g e n 枷o i n c r e a s e d a c c o r d i n g t ot h er e s u l t so fo m l o g o m le x p e r i m e n t ，m ei 1 1 f l u e n c eo r d e ro fo p e r a t i n g p 啪e t e r so nt h ep e r f o 彻肋c eo fs f s b rt r e a t i n gs w i n ew a s t e w a t e ri sq u i t ed i 能r e n t t h en i 仃o g e nl o a d i n gm t ec o n t r i b u t e dm o s tt om eb i l i l d - u po fn 0 2 _ n ，n 0 3 na n d n h 4 + - n m 缸l ee f f l u e n t ，w h i l e 仕l ea c r a t i o ni f l t e n s 时h a dt h eg r e a t e s te 彘c to nt h en e t n i t r o g e nr e m o v a le 街c i e n c y t h ei n f l 啪tc a r b o ni l i 仃o g e nr a t i oh a sap m f o u n d i n n u e n c eo nt h es l u d g ev o i u m ei n d e x ( s v i ) a n dt h e r a c 6 0 no fg r a n u l a rs l u d g ew i t ha d i a m 嗽o v c ro 5n n ，5 m m ) 1 1 1s f s b r ，t l l ei n c r e a s eo ft h ef 色e d i n gv o l u m er a t i o 筋m3 ：2t o3 ：1d i dn o ta 髓c tm en i 仃o g e nr e m o v a lp e r f b n l l a i l c ef e m a r k a b l y t h e o p t i m a jc o m b 缸斑叩e r a t i n gp a r a n l e t e r sf o rn i 仃o g e nr c m o v a l i n c l u d eac a r b o nt 0 n i 仃o g e nr a t i oo f7 m gc o d m gn h 4 + 一n ，af e e d i n gv o l u m cr a t i oo f3 ：1 ，an i 订o g e n l o a d i n gr a t eo f o 0 2 6g n h 4 + n ( g v s sr d ) ，觚d 趾a e r a t i o ni f l t e n s 酊o f 4 2l ，( m j s ) i na 晰c e f e dg r a n l l l a rs l u d g es e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r 仃c a t i n gs 耐n c 懈t e w a t e r ，a t w i l i c ht h en e tf i i t m g e nr e m o v a le m c i e n c yh a sr e a c h e d7 2 谢ma i li n o r g a i l i ci l i t r o g e n c o n c c n 仃a t i o no f2 1m g li nt h e 踟u 叻t p c r _ d g g er e s u i t ss h o wt l l a to p t i r i l i z a 石o n o fn i 仃o g e nr e m o v a lo fs f s b rd i dh a v e 姐i m p a c to nm e b a c t c r i a lc o m m u n i 劬a i l d l em i c r o n o r ab e c o m e1 e s sd i v e r s i f i e di nm e g r a n u l a ra 1 1 dm i x e ds l u d g e ，a l t h o u g ht l l e b a c t e r i a ic o m m u n i t ys t a ys t a b l ei nm es f s b rs y s t e mt r e a t i n gs w i n ew a s t e w a t e r t h ev a r i a t i o no fo r 只p ha n dd oh a sap o t e m i a lt of u n c t i o na si n d i c a t o r so f n i t r o g e nr e m o v a li nm es f s b rw i t l ld e c r e a s i n gf e e d i n gv 0 1 啪e t h eo r p “n i t r o g e n b r o k e np o i n t ”c o u l dm d i c a t et e 埘n i n a t i o no fn i t r i f i c a t i o nw h e nm ei n i t i a la i n m o n i a n i 缸o g e nc o n c e m r a t i o na i l da e r a t i o nt i m em a t c ht h ea e r a t i o ni m e n s i 母i nc o n t r a s t ，协e o r p n i t r a t ek n e e c o u l da c ta sa f li n d i c a t o rf o rt h et e m l i 工1 a t i o no fd e n i 廿i f j c a 石o n 蛳ne r l d o g e n o u sd e n i t r m c a t i o np l a y sa ni m p o r t a mr o l ei nt h en o n a e r a t i o np h a s e t h ep h “啪m o n i av a l l e y ”a l s oc o u l ds e r v ea sa ni n d i c a t o rf o rt h et e r m i n a t i o no f n i 埘f i c a t i o n ，w l l i l ei t ss e n s i t i v i t yi si n t e r f 色r e dw i t h 血ei n i 廿a i 锄m o n i an i 订o g e n c o n 锄撕o na 1 1 dn 矗c a t i o nt i m e i na d d i t i o n ，b o t ht h eo r pd e c r e a s i n gr a n g e d l l r i n gt h en o n a e r a t i o np h a s ea 1 1 dt h ep hd e c r e a s i n gr a n g ed u r i n gn i t r i f i c a t i o nh a v e t h cp o t e n t i a l t os e r v ea st h ec o n t r 0 1p a r 啪e t e rf o rf e e d i n gd i s t r i b u t i o n i na d d i t i o n ，t h e v a r i a t i o nr a t eo fo r pa 1 1 dp hd u r i n gn i t r i f i c a t i o nc o u l d b eu s e dt oe s t i m a t em e 面研f i c a t i o nm t e a st h ej u m po fd oc o i n c i d e s 埘t 1 1m et e m i n a t i o no fn j t r i f i c a t i o n ，“ c o u l db eu s e dt oc o n t r 0 1a e r a t i o n 1 1 1 e b i o l o g i c a lp h o s p h o m s r e l o v a l u s 训l yh 印p e n e d i nt 1 1 ef l r s t n o n a e r a i o l l ，a c 朔廿o ns u b c y c l eo fs f s b ri n t h i ss t u d y ，b u tb e c a m ei n s i g n i f i c a n ti n f 0 1 l o w i n gs u b c y c l e s af h r t h e rs t u d yn e e d st 0b ed o n et oi m p m v et h eb i o l o g i c a l p h o s p h o m sr e m o v a l i nm es f s b rt e c h n i q u ef o rs w i n ew a s t e w a t e r 仃e a _ t m e m k e ) 唧o r d s ：s w i l l ew a s t e 、v a t e r ，s t 印一f e ds e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ，b i 0 1 0 9 i c a ln i t r o g e n r e m o v a l ，g r a n u l a rs l u d g e 图表索引 图1 1s f s b r 运行方式简图 图2 is f s b r 系统内污泥浓度变化n ，避水次数；x o ，第1 步进水前污泥浓度 图2 2s f s b r 总氮去除率与换水量( v o f ) 、子循环数关系 图3 一1 分步进水序批式反应器装置示意图 图3 2 分步迸水序批式反应器运行策略 图3 3 不同有机负荷条件下s f s b r 处理猪场废水的效果( a ) c o d 去除；( b ) n h 4 + _ n 去除；( c ) 出水n o z 。n 及n o ，- n ；( d ) t p 去除 图3 4 不同有机负荷条件下s f s b r 内o f 婶及p h 变化典型曲线( a ) o ，6 6 坞c o d “m 3 d ) ；( b ) 1 2 0k g c o d ( m d ) ；( c ) 2 0k g c o d 以m 3 d ) ；( d ) 2 6 9k g c o d ( m 3d ) 图3 5 不同有机负荷条件下o r p 与p h 在连续3 周期内平均变化幅度( a ) o r p 变化；( b ) p h 变化 图3 6 过负荷恢复期s f s b r 内c o d 、n h 4 + n 、n 0 2 。- n 、n 0 3 - n 、p 0 43 。- p 变化曲线( a ) d 2 5 氮素变化；) d 2 5c o d 与p 0 4 王- p 变化；( c ) d 3 2 氮素变化；( d ) d 3 2 c o d 与p 0 4 3 - p 变 化；( e ) d 5l 氮素变化；d 5 lc o d 与p 0 43 - p 变化 图3 7 不同曝气强度下s f s b r 内溶解氧( d o ) 变化n a ，非曝气阶段：a ，曝气阶段 图3 ，$ 不同曝气强度下s f s b r 内n h 4 + n ，n 0 2 。一n 和n o ，- n 变化n a ，非曝气阶段；a ， 曝气阶段 图3 - 9 不同曝气强度下s f s b r 内c o d 变化n a ，非曝气阶段；a ，曝气阶段 图3 ，1 0 不同曝气强度下s f s b r 内p 0 4 p 变化n a 。非曝气阶段：a ，曝气阶段， 图3 1 1 不同曝气强度下反应器内o r p 与p h 变化n a ，非曝气阶段；a ，曝气阶段；( a ) 2 1l ( m 3 s ) ；( b ) 4 2l ，( m 3 s ) ；( c ) 6 - 3l “m 3 s ) ；n ，p h 氨谷；p ，o r p 氮突破点；7 ， o r p 硝酸盐膝 图3 1 2 不同进水体积比条件下s f s b r 内n h 4 + - n ，n 0 2 1 - n 和n 0 3 。n 的变化 ( a ) 进水体积比3 ：1 ( b ) 进水体积比2 ：1 ；a 曝气；n a ，非曝气 图3 一1 3 不同进水体积比条件下s f s b r 内c o d 的变化，a 曝气：n a ，非曝气：f v r ，进水 体积比 图3 1 4 不同进水体积比条件下s f s b r 内p 0 4 - p 的变化a ，曝气；n a 非曝气；f v r ，进水 体积比 图3 1 5s f s b r 内o r p 连续5 周期随时间变化曲线f v 凡进水体积比 图3 1 6s f s b r 内口h 连续5 周期随时间变化曲线f v r ，进水体积比 图3 i 7 不同进水体积比条件下斟诤、p h 随时闭变化髓线，( a ) 进水体积比3 ：1 ；( b ) 进水体 积比2 ：l ，a ，曝气；n a 非曝气 图4 一ls f s b r 处理猪场废水运行策略 图4 - 2 不同氨负荷条件下粒径大于o 5 m m 颗粒污泥粒径分布及浓度变化 图4 - 3 不同氮负荷条件下粒径大于o 5 t n i i l 颗粒污泥挥发分比例变化 图4 4 不同氮负荷条件下区域沉降速度( z s v ) 及污泥体积指数( s v i ) 变化 图4 5 不同氮负荷条件下混合污泥耗氧速率( s o u r ) 变化 图4 6o 0 2 2 3g n h 4 + - n 他r v s s d ) 负荷条件下颗粒污泥结构及菌落a 颗粒污泥表面结构：b 颗 粒污泥表面菌落；c 颗粒污泥内部菌落及裂隙结构；d 颗粒污泥亚表层龛结构 图4 - 7o 0 3 5 2gn 1 4 + - n ，住v s s - d ) 负荷条件下，颗粒污泥结构及菌落a 颗粒污泥表面菌落：b 颗粒污泥表面裂隙结构；c 颗粒污泥内部通道；d 颗粒污泥内结构致密处菌落 图4 - 8o 0 51 6gn h 4 + - n 国v s s d ) 负荷条件下，颗粒污泥结构及菌落a 颗粒污泥表面结构；b 颗粒污泥表面菌落：c 颗粒污泥内部结构；d 颗粒污泥内部菌落 图4 9 不同氮负荷条件下g s f s b r 内n h 4 + - n ，n 0 2 n 和n 0 3 孙t 变化 n a ，非曝气阶段；a ，曝气阶段；( a ) 氮负荷0 0 2 2 3 9n h 4 + 寸叭g v s s d ) ；( b ) 氮负荷 o 0 3 5 2gn 地+ - n 他v s s d ) ；( c ) 氮负荷o 0 51 6gn l 4 + - n 他v s s d ) 图4 1 0 不同氮负荷条件下g s f s b r 内c o d 变化 n a ，非曝气阶段；a ，曝气阶段；腿，氮负荷，g n 地+ - n 他v s sr d ) 图4 1 l 不同氮负荷条件下g s f s b r 内p 0 4 3 - - p 变化 n a ，非曝气阶段；a ，曝气阶段；n l r ，氮负荷，斟h 4 + _ n ( g v s s d ) 图4 1 2 不同氮负荷条件下g _ s f s b r 内溶解氧( d o ) 变化( a ) o 0 2 2 3 9 n h 4 + n ( g v s s t d ) ；( b ) 0 0 3 5 2 9 n h 4 + - n 他v s s d ) ；( c ) o 0 5 1 6gn h 4 - n ，瞧v s s d ) 图4 1 3 不同氮负荷条件下g s f s b r 内o r p 与p h 变化n a ，非曝气阶段；a 曝气阶段( a ) o 0 2 2 3 9 n h 4 + 一n ，铭v s s d ) 圆) o 0 3 5 2 鲫4 + n 缝v s s d ) ；( c ) o ，0 5 1 6 9 n 凰+ 一n g v s s + d ) 口，p h 氨谷；p ，o r p 氮突破点 图4 1 4 不同进水c 心比条件下g s f s b r 内n h 4 + n ，n 0 2 。- n 、n 0 3 一_ n 变化n a ，非曝气阶 段；a ，曝气阶段( a ) 迸水碳氮比3 6 ；( b ) 进水碳氮比4 8 ；( c ) 进水碳氮比7 o 图4 1 5 不同进水c ，n 比条件下g s f s b r 各非曝气一曝气子循环内氮素( n 王4 + 一n ，n 0 2 - n 与 n 0 3 _ n 之和) 去除率 一 图4 一1 6 不同进永c 烈比下g s f s b r 内c o d 交化n a ，非曝气阶段；a ，曝气阶段 图4 1 7 不同进水c ，n 比条件下g s f s b r 内p 0 4 3 - - p 变化n a ，非曝气阶段；a ，曝气阶段 图4 1 8 不同进水c 肘比条件下g s f s b r 内溶解氧( d o ) 变化( a ) 进水c n 比3 ，6 ：( b ) 进水c 甜比4 8 ；( c ) 迸水c 悄比7 o 图4 1 9 不同进水c ，n 比条件下g - s f s b r 内o r p 与p h 变化n a ，非曝气阶段；a ，曝气阶段； ( a ) 迸水c ，n 比3 6 ；( b ) 进水c 烈比4 8 ：( c ) 进水c ，n 比7 0 ；，p h 氨谷；p ，o r p 氮突破点 图4 2 0 不同进水c 麒比条件下g s f s b r 内颗粒污泥粒径分布及浓度 图4 2 l 不同进水c 尉比条什下g s f s b r 内颗粒污泥挥发分卣分比 图4 2 2 不同进水c 肘比条件下混合污泥耗氧速率( s o u r ) 图4 | 2 3 不同进水c n 比条件下区域沉降速度( z s v ) 及污泥体积指数( s v i ) 变化 图4 - 2 4 颗粒污泥扫描电镜照片a ，c ，n = 4 8 颗粒污泥表面菌落；b ，c ，n = 4 8 颗粒污泥内部 菌落；c ，c ，n _ 7 ，0 颗粒污泥表面菌落；d ，c ，n = 7 o 颗粒污泥内部菌落 图4 2 5 不同进水c 小比条件下g s f s b r 内活性污泥基因组p c r 扩增产物分离图谱f 、g 和m 分别代表絮状污泥、颗粒污泥、混合污泥；l ，2 ，3 分别代表进水c 刷为3 6 、 4 8 、7 0 ：s 1 s 4 ，共同条带；d l d 4 特异性条带 图4 - 2 6 d g g e 图谱s h 枷o n 指数 图5 1 正交实验中s f s b r 运行策略 图5 2 考察指标在各考察因素各水平条件下算术平均值，c n ，出水无机氮；n n r e ，氮净去除 率 图5 3 正交实验各实验中粒径大于0 5 m m 颗粒污泥粒径分布 图5 - 4 活性污泥1 6 sr d n a 片段p c r 扩增产物d g g e 分离图谱f 、g 和m 分别代表絮状污 泥、颗粒污泥、混合污泥；1 ，2 和3 分别代表实验e x 3 、e x 6 和e x o p t ，d 1 d 6 ， 特异性条带，s 1 s 4 ，相同条带 图5 5p c r d g g e 图谱聚类分析f 、g 和m 分别代表絮状污泥、颗粒污泥、混合污泥；1 ， 2 和3 分别代表实验e x 3 、e x 6 和e x o p t 图5 6d g g e 图谱s h a n n o n 指数 图6 一l 纯水p o u r b a i x sp h 耽图中的生物窗 图6 2 “生物窗”内废水生物处理主要生化反应元素 图6 3 各工况条件下s f s b r 工艺运行策略 图6 - 4 非曝气阶段n 0 3 一- n 与o r p 的相关关系灰色区域代表完全反硝化o r p 区域 圉6 - 5 s f s b r 工艺j # 曝气阶段负荷与非曝气末端o r p 关系 图6 6 第l 曝气阶段硝化速率( r n ) 、p h 变化速率( r p h ) 与0 r p 变化速率( r o r p ) 相关关 系 表i 一! s f s b r 处理实际废水 表1 2 颗粒污泥型序批式反应器( g s b r ) 处理实际废水 表2 1s f s b r 有机物去除率、子循环数及工作周期关系 表4 1s f s b r 各运行阶段进水氮负荷 表4 2s f s b r 工艺各运行阶段进水水质 表4 3 不同氮负荷条件下g s f s b r 处理猪场废水出水水质 表4 4 不同进水c 斛比条件下g s f s b r 处理猪场废水效果 l n 表5 - l 正交实验考察因素及水平 表5 2 颗粒污泥型s f s b r 处理猪场废水效果影响因素l 9 ( 3 4 ) 正交实验表 表5 3 正交实验进水水质 表5 4 正交实验c o d 、t n 、t p 去除效率 表5 5 正交实验考察指标平均值 表5 - 6l “3 4 ) 正交实验极差分析表 表5 - 7l “3 4 ) 正交实验方差分析表 表6 - l 各工况条件下s f s b r 主要工艺参数 表6 2 第l 曝气阶段硝化过程中1 0 “与n h 4 + - n 相关关系 i n d e xo ff i g u r e sa n dt a b l e s f i g 1 ，1s c h e m ef o rs f s b ro p e r a t i n gs t 阻t e g y f i 晷2 一lv 撕a t i o 璐0 fs l u d g ec o n c e m a d o ni i lt h es f s b rs y s t e m n ，触d 啦n l 】i l l b e r