生物菌剂的构建及其在污水处理中的生物强化效能

博士学位论文生物菌剂的构建及其在污水处理中的生物强化效能CONSTRUCTIONOFBACTERIALAGENTANDITSBIOAUGMENTATIONEFFICIENCYINTHEWASTEWATERTREATMENT郭静波郭静波2010年1月国内图书分类号：X703学校代码：10213国际图书分类号：628.25密级：公开工学博士学位论文生物菌剂的构建及其在污水处理中的生物强化效能博士研究生：郭静波导师：马放教授申请学位：工学博士学科：环境科学与工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2010年1月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:X703U.D.C:628.25DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringCONSTRUCTIONOFBACTERIALAGENTANDITSBIOAUGMENTATIONEFFICIENCYINTHEWASTEWATERTREATMENTCandidate：GuoJingboSupervisor：Prof.MaFangAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：EnvironmentalScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineeringDateofDefence：January,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要-I-摘要东北地区是我国石化行业发展的重点区域，部分企业由于长期环保投入不足和技术落后，已经成为重大的工业污染源。另外，低气温、低水温是影响东北寒冷地区新建城市污水处理厂启动周期的主要因素。通过生物菌剂的投加，生物强化技术可显著缩短污水生化处理系统的启动周期，改善生化处理系统的运行效果和稳定性。本研究运用微生物生理生态学、分子生态学与环境工程学的方法与理论，系统地阐明了生物菌剂构建的原则、生产工艺及评价方法。同时依托工程实践，以优化生物强化工艺设计和实现生物强化技术产业化为目标，开展了投加生物菌剂的生物强化技术在城市污水生化处理工艺低温快速启动以及石化废水生化处理设施升级改造的工程应用研究。通过对东北三省32家城市污水处理厂运营现状的调查，确定城市污水处理生物菌剂的构建目标主要是实现城市污水生化处理系统在低温条件下的快速启动与稳定运行；通过对出水污染物含量比重、有机物COD贡献值和可生物降解性三个方面的分析，确定石化废水中处理生物菌剂构建的目标主要是提高石化废水生化处理系统对难降解有机污染物的降解效果和抵抗水质水量冲击负荷的能力。基于微生物协同代谢原则、生态位分离原则及微生物的自适应原则，通过反复进行菌株的筛选、重组和驯化，分别针对石化废水特征污染物高效降解菌和城市污水低温快速启动所需冷适应菌进行了生物菌剂的构建。经评价，所构建的生物菌剂安全无毒、经济适用性好，城市污水处理生物菌剂能很快在低温条件下实现城市污水处理系统各项指标的达标；而投加生物菌剂的石化废水处理中试装置在进水水质波动较大(COD=370~910mg/L，NH4+-N=10~70mg/L)、水温低于13℃时，出水COD和NH4+-N平均浓度分别在80mg/L和8mg/L左右，出水中的有机物种类由未进行生物强化的69种减少到经过强化处理后的32种。基于生物菌剂在石化废水生化处理系统中的稳定存在及效能发挥，对生物强化系统的工艺及生物接触氧化系统的挂膜方法进行了对比研究。结果表明，生物强化体系中固定化生物膜工艺在污染物去除效果和微生物的活性上均优于传统的活性污泥工艺及经过生物强化的活性污泥工艺。另外，采取间接挂膜法，即采用投加颗粒状物质活性炭、电气石及酵母粉的方式，对聚氨酯泡沫球形载体进行预挂膜后，再投加生物处理剂的挂膜方法可有效地避免载体的堵塞