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本書通過優(yōu)化好氧顆粒污泥的培養(yǎng)條件,嘗試從控制粒徑的角度提高其長期運(yùn)行過程的穩(wěn)定性。本書共8章,詳細(xì)介紹了反硝化除磷好氧顆粒污泥的形成過程和穩(wěn)定性控制優(yōu)化研究方法。其中,引入灰關(guān)聯(lián)分析判定好氧顆粒污泥形成過程中的關(guān)鍵影響因子,給出其最佳值或最佳調(diào)控范圍。并利用pH 值、氧化還原電位和溶解氧調(diào)整SBR的厭氧、好氧和缺氧時(shí)長,優(yōu)化好氧顆粒污泥的運(yùn)行參數(shù),同時(shí)解決非絲狀菌膨脹問題。針對長期運(yùn)行過程中好氧顆粒污泥穩(wěn)定性差的問題,基于已獲得的優(yōu)化條件,篩選出有效控制粒徑不斷增長趨勢的耦合選擇壓。此外,針對好氧顆粒污泥中反硝化除磷微生物活性的測定方法進(jìn)行深入研究,分析傳統(tǒng)測定方法的弊端,并提出準(zhǔn)確地評估各類菌體活性的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法。考察了電氣石的投加對反硝化除磷好氧顆粒污泥培養(yǎng)和處理性能的影響。最后,采用養(yǎng)殖底泥為接種污泥,培養(yǎng)穩(wěn)定耐鹽反硝化除磷好氧顆粒污泥,進(jìn)而開展海水養(yǎng)殖尾水處理性能等研究,對于我國海水養(yǎng)殖水環(huán)境保護(hù)具有積極的意義。實(shí)驗(yàn)成果可降低海水養(yǎng)殖底泥的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)其無害化和資源化利用,降低底泥處理成本,并為提高海水養(yǎng)殖尾水循環(huán)利用提供技術(shù)支撐。
本書通過闡述反硝化除磷好氧顆粒污泥培養(yǎng)條件優(yōu)化、脫氮除磷功能微生物活性測定,為提高好氧顆粒污泥的穩(wěn)定性提供參考方法和理論依據(jù),同時(shí)為生活污水和養(yǎng)殖尾水處理領(lǐng)域的工程技術(shù)人員,水產(chǎn)養(yǎng)殖工程、化學(xué)工程及環(huán)境工程等相關(guān)專業(yè)師生提供技術(shù)參考,具有較好的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。

水是人類賴以生存的自然資源之一，是生態(tài)系統(tǒng)必不可少的組成部分，潔凈的水資源對人類及動(dòng)植物的生存起著至關(guān)重要的作用。但是，隨著人們生活質(zhì)量的提高，生活污水排放量逐年增加，且我國是養(yǎng)殖大國，隨著養(yǎng)殖密度的增加，水體受到生活污水和養(yǎng)殖尾水帶來的承載壓力越來越大。大量污染物處理不當(dāng)會(huì)加劇水域富營養(yǎng)化程度。在污水的生物處理系統(tǒng)中，生物膜的處理效果優(yōu)于懸浮性活性污泥。好氧顆粒污泥是一種由細(xì)胞自聚形成的特殊生物膜。好氧顆粒污泥獨(dú)特的分層結(jié)構(gòu)使其具有較高的生物多樣性，具備同時(shí)去除有機(jī)碳、氮和磷的潛能，且其比重大、生物致密的特性使其具有快速的沉降速度，有利于泥水分離、縮小或者省去污泥二沉池、簡化工藝流程、降低污水處理系統(tǒng)的占地面積和投資成本。因此，好氧顆粒污泥被譽(yù)為一項(xiàng)具有前景的污水生物深度處理技術(shù)。近年來，對好氧顆粒污泥形成機(jī)理探索、形成條件選擇、結(jié)構(gòu)特性考察以及污染物降解功能馴化的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)，但是顆�；瘯r(shí)間長且長期運(yùn)行穩(wěn)定性差限制了其廣泛應(yīng)用。
本書通過優(yōu)化好氧顆粒污泥的培養(yǎng)條件，嘗試從控制粒徑的角度提高其長期運(yùn)行過程的穩(wěn)定性。本書共八章，詳細(xì)介紹了反硝化除磷好氧顆粒污泥的形成過程和穩(wěn)定性控制優(yōu)化研究方法。其中，引入灰關(guān)聯(lián)分析判定好氧顆粒污泥形成過程中的關(guān)鍵影響因子，給出其最佳值或最佳調(diào)控范圍。并利用pH值、氧化還原電位和溶解氧調(diào)整SBR的厭氧、好氧和缺氧時(shí)長，優(yōu)化好氧顆粒污泥的運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)解決非絲狀菌膨脹問題。針對長期運(yùn)行過程中好氧顆粒污泥穩(wěn)定性差的問題，基于已獲得的優(yōu)化條件，篩選出有效控制粒徑不斷增長趨勢的耦合選擇壓。此外，針對好氧顆粒污泥中反硝化除磷微生物活性的測定方法進(jìn)行深入研究，分析傳統(tǒng)測定方法的弊端，并提出準(zhǔn)確地評估各類菌體活性的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法�？疾炝穗姎馐耐都訉Ψ聪趸缀醚躅w粒污泥培養(yǎng)和處理性能的影響。最后，采用養(yǎng)殖底泥為接種污泥，培養(yǎng)穩(wěn)定耐鹽反硝化除磷好氧顆粒污泥，進(jìn)而開展海水養(yǎng)殖尾水處理性能等研究，對于我國海水養(yǎng)殖水環(huán)境保護(hù)具有積極的意義。實(shí)驗(yàn)成果可降低海水養(yǎng)殖底泥的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)其無害化和資源化利用，降低底泥處理成本，并為提高海水養(yǎng)殖尾水循環(huán)利用提供技術(shù)支撐。
本書通過闡述反硝化除磷好氧顆粒污泥培養(yǎng)條件優(yōu)化、脫氮除磷功能微生物活性測定，為提高好氧顆粒污泥的穩(wěn)定性提供參考方法和理論依據(jù)，同時(shí)為生活污水和養(yǎng)殖尾水處理領(lǐng)域的工程技術(shù)人員，水產(chǎn)養(yǎng)殖工程、化學(xué)工程及環(huán)境工程等相關(guān)專業(yè)師生提供技術(shù)參考，具有較好的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。
本書涉及的研究由作者及其所在研究團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究人員共同完成，本書由馬廣東(第1～4章)和張翠雅(第5～8章)撰寫。研究生國顯勇同學(xué)負(fù)責(zé)本書文獻(xiàn)整理。本書參閱了國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)和相關(guān)書籍。同時(shí)，在編寫過程中得到了大連理工大學(xué)、大連海洋大學(xué)和大連塞姆生物工程技術(shù)有限公司等單位給予的大力支持和指導(dǎo)。在此表示誠摯的謝意!
限于作者的水平和視野，本書難免存在不妥之處，敬請讀者批評指正。
作者
2024年1月

第1章

概述 1
1.1 好氧顆粒污泥形成機(jī)理探索2
1.2 好氧顆粒污泥形成過程中的影響因素5
1.2.1 接種污泥 5
1.2.2 進(jìn)水基質(zhì)組成和負(fù)荷5
1.2.3 SBR運(yùn)行模式7
1.2.4 環(huán)境影響因子8
1.3 好氧顆粒污泥形成過程的優(yōu)化研究進(jìn)展9
1.3.1 投加輔助材料或改變接種污泥組分9
1.3.2調(diào)控運(yùn)行條件 10
1.3.3 耦合選擇壓 12
1.4 好氧顆粒污泥穩(wěn)定性強(qiáng)化的研究進(jìn)展 13
1.4.1提供適宜的運(yùn)行條件 13
1.4.2篩選富集生長速率慢的微生物 16
1.4.3抑制厭氧生長 16
1.4.4 強(qiáng)化厭氧內(nèi)核 17
1.5 生物硝化、反硝化和除磷研究 18
1.5.1生物脫氮 18
1.5.2生物除磷 19
1.5.3 好氧顆粒污泥脫氮、除磷研究 22
1.6 本書主要內(nèi)容24
第2章好氧顆粒污泥培養(yǎng)和分析表征方法 27
2.1 引言28
2.2 SBR反應(yīng)器 28
2.3 實(shí)驗(yàn)配水成分29
2.4 常規(guī)測試項(xiàng)目及方法 29
2.5污泥粒徑和形態(tài)30
2.6EPS提取與測定方法 30
2.7比好氧速率測定31
2.8 熒光原位雜交31
第3章基于灰色系統(tǒng)理論識別好氧顆粒污泥的關(guān)鍵影響因子 35
3.1引言36
3.2研究方法36
3.2.1 GRA方法 36
3.2.2參考數(shù)列和比較數(shù)列 38
3.2.3數(shù)據(jù)獲取 38
3.3 GRA計(jì)算過程 39
3.3.1標(biāo)準(zhǔn)化處理 39
3.3.2 GRC計(jì)算 40
3.3.3最優(yōu)值和最佳范圍43
3.3.4GERG計(jì)算 44
3.4結(jié)果討論46
3.4.1SGV 影響分析 46
3.4.2 AT和OLR影響分析 46
3.4.3ST 影響分析 47
3.4.4H/D影響分析 47
3.5本章小結(jié)48
第4章基于環(huán)境參數(shù)優(yōu)化培養(yǎng)好氧顆粒污泥 49
4.1引言50
4.2實(shí)驗(yàn)與方法51
4.2.1實(shí)驗(yàn)裝置和運(yùn)行條件 51
4.2.2配水組成和接種污泥 52
4.2.3周期實(shí)驗(yàn) 52
4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論52
4.3.1環(huán)境參數(shù)優(yōu)化周期時(shí)長 52
4.3.2 顆�；^程形態(tài)變化及特征 55
4.3.3 顆�；^程污染物去除能力 57
4.4環(huán)境參數(shù)調(diào)控非絲狀菌膨脹污泥顆粒化過程研究 58
4.4.1實(shí)驗(yàn)裝置和運(yùn)行條件 58
4.4.2 接種污泥和進(jìn)水組成 59
4.4.3 pH值、ORP和DO與生化反應(yīng)關(guān)聯(lián)分析 59
4.4.4 非絲狀菌膨脹原因分析及控制策略 61
4.4.5非絲狀菌膨脹污泥形態(tài)和處理效果 61
4.4.6顆粒化過程形態(tài)變化和污染物去除能力65
4.4.7 EPS變化情況 66
4.5本章小結(jié)66
第5章基于粒徑控制實(shí)現(xiàn)好氧顆粒污泥長期穩(wěn)定運(yùn)行 69
5.1引言70
5.2實(shí)驗(yàn)與方法71
5.2.1 SBR運(yùn)行條件的優(yōu)化選擇 71
5.2.2 接種污泥和進(jìn)水組成 72
5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果72
5.3.1顆�；^程形態(tài)變化及特征 72
5.3.2 EPS分泌量變化情況 74
5.3.3 FISH 分析75
5.3.4 PAOs、AOB和NOB活性測定76
5.3.5顆�；^程污染物去除能力 77
5.4穩(wěn)定好氧顆粒污泥形成機(jī)理分析 79
5.5 本章小結(jié)79
第6章好氧顆粒污泥內(nèi)反硝化除磷菌功能識別及活性測定方法研究81
6.1引言82
6.2實(shí)驗(yàn)與方法82
6.2.1 批次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 82
6.2.2NOZ-N投加劑量研究 84
6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論85
6.3.1NO?-N對好氧吸磷和缺氧吸磷的影響 85
6.3.2 批次實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果 86
6.4 本章小結(jié)90
第7章電氣石對好氧顆粒污泥形成過程和處理效能影響 93
7.1引言94
7.2 實(shí)驗(yàn)與方法94
7.2.1實(shí)驗(yàn)材料 94
7.2.2裝置及運(yùn)行條件 95
7.2.3 分析項(xiàng)目和方法 95
7.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論96
7.3.1活性污泥的顆�；^程 96
7.3.2反應(yīng)器處理性能比較 97
7.3.3比好氧/缺氧吸磷速率批次實(shí)驗(yàn) 99
7.3.4電氣石對好氧反硝化的影響 100
7.4本章小結(jié) 101
第8章好氧顆粒污泥處理海水養(yǎng)殖尾水的研究 103
8.1引言 104
8.1.1 養(yǎng)殖底泥處理技術(shù)概況104
8.1.2海水養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)概況 104
8.1.3好氧顆粒污泥處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水及底泥的研究 105
8.2實(shí)驗(yàn)與方法 106
8.2.1 底泥和進(jìn)水水質(zhì)106
8.2.2SBR反應(yīng)器及啟動(dòng)調(diào)控106
8.2.3測試項(xiàng)目和分析方法106
8.2.4細(xì)菌同源進(jìn)化性分析 107
8.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 107
8.3.1海水養(yǎng)殖底泥顆�；^程中形態(tài)變化 107
8.3.2EPS變化趨勢 108
8.3.3馴化過程中底泥的污染物脫除效果變化 109
8.3.4 微生物群落動(dòng)態(tài)及功能群鑒定 112
8.4 本章小結(jié) 114
參考文獻(xiàn) 115

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