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低碳源污水的出现以及污水厂提标改造均指向污水厂总氮(TN)去除碳源不足的问题。论文在全面分析污水厂为解决生物反硝化碳源不足而采取的措施和方法的基础上,认为利用固体碳源进行反硝化不仅可以解决生物脱氮碳源不足的问题,同时还具有操作简单、有机物浓度易于控制等优点,有望成为另一种可用于低碳源污水脱氮或污水厂仅针对TN提标改造的强化反硝化脱氮适用新技术。论文综合分析了固体碳源在强化生物脱氮系统中的功能定位,从经济适用的角度确定了固体碳源筛选原则,选取了8种较易获取的生物可降解材料/产品作为研究对象,它们分别是淀粉基可降解材料(PSM)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、两个厂家生产的己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二酯的共聚物(PBAT)和PBAT制作产品PBAT膜、聚乳酸(PLA)、纤维类可降解餐盒(FMB)以及淀粉类可降解餐盒(SMB)。试验研究了8种材料在清水中的释碳能力,强化培养了具有利用大分子有机物能力的反硝化污泥和利用可生物降解材料为基质的反硝化生物膜系统,并初步研究了硝化阶段出水硝态氮在固体碳源反硝化系统中的脱氮效果。研究结果表明:①通过清水浸出试验发现,不同生物可降解碳源材料释碳(COD)能力差异较大,相同基质材料制作成的外观形状不同的材料如PBAT颗粒、PBAT膜也具有不同的释碳能力。从系统出水COD达标排放的角度分析,建议在筛选可降解生物材料作为生物反硝化固体碳源时,必须做清水浸出试验,浸出液COD小于30mg/L为宜。②基于可生物降解固体材料多为高分子聚合物,释放的碳源多为大分子有机物的特性,论文专门进行了以大分子碳源有机物(淀粉)作为唯一碳源的反硝化污泥强化培养。研究发现,经过30天驯化培养后的污泥,对大分子有机物(淀粉)的利用能力明显增加。强化培养的污泥与SBR系统污泥相比,利用大分子碳源淀粉进行反硝化时的比反硝化速率提高了约3.7倍、利用低分子碳源乙酸钠进行反硝化时的比反硝化速率提高了约3.5倍。通过PCR-DGGE分析发现,经强化培养的反硝化污泥菌群结构与SBR系统中的污泥相比已发生了较为明显的变化,主要表现为种群多样性下降,反硝化微生物被富集成为了系统的优势种群,胞外水解能力较强的菌群被强化,这也是强化反硝化系统中大分子碳源可以被用作反硝化碳源的关键。③采用高浓度硝酸盐强化反硝化系统挂膜启动试验,通过跟踪测定系统出水COD、硝态氮并结合扫描电镜对材料表面的观察,筛选出了4种可用于反硝化的固体碳源,分别是纤维类可降解餐盒(FMB、5#)、淀粉类可降解餐盒(SMB、6#)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS、7#)、聚己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二酯的共聚物颗粒(PBAT、8#)。研究结果表明SMB(6#)溶出COD可以被微生物用作生物反硝化,且较易形成生物膜,建议该材料可用作固体碳源反硝化滤池;其余几个材料溶出的COD可以被微生物用作生物反硝化,但其表明不易形成生物膜,建议该类材料可用作生物反硝化的缓释固体碳源。④研究表明淀粉类可降解餐盒(SMB、6#)作为的固体碳源反硝化系统的反硝化速率最快,为25.35mg/L·d,远大于FMB(5#)系统的12.63mg/L·d和PBAT颗粒(8#)系统的6.23mg/L·d。在综合分析可降解生物材料释碳能力、生物挂膜能力以及反硝化速率的基础上,可以认为淀粉类可降解餐盒是一种较为理想的经济适用的生物反硝化固体碳源。论文研究成果为固体碳源生物反硝化脱氮系统的构建提供了选择经济适用固体碳源的一种方法,同时为低碳源污水强化生物脱氮和污水厂针对TN提标改造的强化反硝化脱氮技术的开发提供了另种思路。