循环比对氧化沟内污泥絮体性状和脱氮除磷功能菌种组成及分布的影响机制研究

目前，循环比(循环廊道断面通过的循环流量和进水流量的比值)对氧化沟内污泥絮体性状和脱氮除磷功能菌种组成及分布的影响机制认识尚不足，并且在氧化沟设计和运行中未考虑该参数，这就导致了已建氧化沟的循环比相差很大，由十几至数百不等。前期研究发现调节循环比对氧化沟的脱氮除磷能力有很大影响，并且适宜循环比工况下，可以实现高效脱氮除磷。本研究中，拟应用新式改良型氧化沟工艺，以生活污水为处理对象，采用计算流体力学方法，对氧化沟流场进行数值模拟，研究循环比对沟内流场流态及溶解氧分布的影响。在此基础上研究循环比对污泥絮体性状(化学性状-胞内聚合物、胞外聚合物；物理性状-表面电荷；形态性状-絮体粒径)，功能菌种(硝化菌、反硝化菌、聚磷菌、反硝化聚磷菌等)组成及分布的影响机制。该课题的完成可以深入认识循环比对氧化沟工艺脱氮除磷的影响机制，可以为氧化沟提高脱氮除磷效率，为其设计、改造、运行提供理论论据和科学支持。

建立改良型氧化沟试验装置，装置前端设置厌氧区，使之具有除磷功能，主反应区内设置缺氧区和好氧区，推进器推动混合液在缺氧区和好氧区之间循环往复流动，好氧区内设置微孔曝气器进行供氧。主反应区内设置缓流板，通过缓流板改变廊道的过流断面面积，从而调节循环比。. 应用计算流体力学软件PHOENICS对改良型氧化沟试验装置进行水力模拟，研究了缓流板的不同开孔形式对氧化沟内流场流态的影响，以此确定最佳开孔形式的缓流板。研究结果表明：各种开孔形式的缓流板优越性顺序为：底部半圆孔缓流板>底部矩形孔缓流板>中间矩形孔缓流板>中间圆孔缓流板>分离五孔缓流板。. 对改良型氧化沟内活性污泥形态性状(污泥絮体粒径)和物理性状（污泥絮体表面电位）进行测定，测定结果表明：不同循环比工况下系统内污泥絮体粒径均在100μm左右，各区域内污泥表面电位相差不大，数值范围在-16.7～-19.5mV之间。对厌氧区活性污泥胞内聚合物-聚羟基链烷酸PHA和糖原、主反应区多聚磷酸盐和胞外聚合物含磷量进行了测定，测定结果表明随着循环比降低厌氧区PHA含量、糖原含量增高，主反应区胞内聚磷酸盐含量、胞外聚合物含磷量也呈增高趋势。研究结果表明，改良型氧化沟试验装置内存在水解酸化、硝化、反硝化除磷、传统反硝化、好氧吸磷、EPS吸磷及微生物生长等生化反应过程。工艺系统中主反应区内水质均一，活性污泥分布均匀，因此各功能菌种在氧化沟工艺中均匀分布。但是随着循环比的降低系统内反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例升高，反硝化脱氮除磷比例升高，EPS吸磷量升高。. 应用Matlab软件，对改良型氧化沟试验装置建立了ASM2D号活性污泥机理模型，该模型可以较好的模拟未试验的循环比工况下工艺系统的进、出水水质情况。.