好氧颗粒污泥的培养过程.doc

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1、附件2论文中英文摘要作者姓名：倪丙杰论文题目：好氧颗粒污泥的培养过程、作用机制及数学模拟作者简介：倪丙杰，男，1981年11月出生，2006年9月师从于中国科学技术大学俞汉青教授，于2009年7月获博士学位。中文摘要好氧颗粒污泥是活性污泥微生物通过自固定最终形成的结构紧凑、外形规则的生物聚集体。它具有相对密实的微观结构、优良的沉淀性能、较高浓度的牛物体截留和多样的微牛物种群。因此，好氧颗粒污泥技术作为一种新型的废水牛物处理形式，在城市污水和工业废水处理中具有非常广阔的应用前景。好氧颗粒污泥的形成过程非常复杂，它的作用机制涉及到微生物的生长与竞争、氧的传质、底物的扩散及微生

2、物产物的形成等各个方而。本论文系统地研究了好氧颗粒污泥的形成过程、作用机制和数学模拟，探索了颗粒污泥在好氧和缺氧条件下的胞内储存过程机理，深入阐明了颗粒污泥中胞外聚合物和溶解性微牛物产物的形成规律，并首次成功地以低有机物浓度城市污水为基质在中试规模反应器中培养出性能优良的好氧颗粒污泥。主要研究内容和研究结果如下：1.分别采用豆制品加工废水和混合酸废水在SBR反应器中培养好氧颗粒污泥，基于实验结果和形成机理的分析，实现了好氧颗粒污泥形成过程的定量描述。粒污泥在形成过程中粒径逐渐增大，沉降速度提高到40mh',污泥体积指数SVI减小至20mLg1,COD去除效率高于98%；模

3、型能够很好地定量描述好氧颗粒污泥的形成过程及基质在颗粒内部的扩散；好氧颗粒污泥的形成过程可分为适应期、快速生长期和成熟期。2.通过好氧颗粒污泥的间歇实验，探索了颗粒中自养微生物和异养微生物的生长与竞争；根据实验结果修正了ASM3模型，用以描述好氧颗粒SBR反应器中自养菌和异养菌的同时牛-长，并分析两类微牛物对于溶解氧的竞争和在颗粒中的空间分布；发现氨氮和COD在颗粒SBR反应器运行周期的前1.5小时内分别被自养菌和界养菌消耗完毕，且异养菌消耗更多的溶解氧；自养菌主要位于颗粒的外层，而异养菌则分布于颗粒的外层或者中心。；3.通过McCarty建立的生物热能学方法估算出活性污

4、泥的微生物产率，分析了反应器；:中关键化学和牛物组分的总体计量学；与牛化反应和电子平衡相耦合，建立了分析反应器中：［各种重要化学组分的动态变化的热力学新方法，并同修正后的ASM1模型相结合，解析了豆；［制品废水活性污泥处理系统中G6H24O5N4、CH2O＞细胞(C5H7O2N)、HNH4HCO3-和］：CO2浓度的动态变化规律。；］4.通过不同初始条件下的颗粒污泥储存实验，探索了好氧条件下颗粒污泥的胞内储存机:：制和电子转移途径，实现了好氧颗粒污泥胞内储存过程的准确描述。当系统中外源底物过剩;［时，底物被微牛物快速利用并形成一定量的储存物质；在外源底物消耗完之后，微

5、牛物则会:1利用胞内储存物质进行生长。:••：5.采用好氧和缺氧条件下的呼吸速率实验结果对反硝化条件下颗粒污泥的储存机理进j:行了探索，发现其生化机理过程主要包括反硝化条件下的水解、缺氧同时储存和生长、缺氧］••［维持以及牛物衰减。动力学分析结果表明，好氧颗粒污泥的反硝化胞内储存过程NUR包括:：4个不同的硝酸盐利用线性阶段；根据缺氧储存机理，建立了缺氧校正系数的估算方法，并：:解析出好氧颗粒污泥在反硝化条件下的胞内储存过程。:6.采用凝胶渗透色谱(GPC)和三维荧光光谱(EEM)对活性污泥胞外多聚物(EPS)匚［的产生过程进行了表征。EPS的形成量及其组分分子量分布依赖

6、于外源底物的利用，EPS量:［在底物利用过程中逐渐增加；EPS中的荧光物质主成分有两种：最大激发发射波长位于：；280/340nm的蛋白类物质和最大激发发射波长位于320/400nm的类富里酸物质。；:7.提出了一套估算活性污泥EPS形成动力学参数的新方法。在该方法中利用非线性最:［小二乘法建立冃标函数，而采用蒙特卡罗法优化冃标函数；参数估计结果表明，此方法能够;：准确、简便地获得活性污泥微生物降解有机物过程中EPS的形成动力学参数值及其相应的可：:靠性信息；外源底物电子的分布途径为：61%的电子用于细胞生物量的合成，21%的电子转：；移到电子受体溶解氧用于牛物呼吸产牛能

7、量，而剩下的18%的电子则用于EPS的形成。；&集成运用凝胶渗透色谱、耗氧速率分析、多糖和蛋白测定、三维荧光光谱、傅立叶变:••［换红外光谱和溶解性有机碳测定等技术，全而分析了活性污泥SMP的分子量分布、化学特匚［性及其分类，对污泥微生物降解底物过程中SMP的形成及其分类划分进行了定性和定量研：••:究。发现UAP产牛于底物利用阶段，其分子量低于290kDa,而BAP为290-5000kDa范围：；内的生物大分子物质，BAP则可进一步分为生长相关BAP(GBAP)和内源相关BAP:；(EBAP)oj9.提出了分析SMP、UAP