摘 要

随着我国经济的迅猛发展，环境问题也变得日益严重，水体的富营养化也是目前较为严重的环境问题之一。而造成水体富营养化的主要原因就是由于河流，海洋中的氮，磷化合物的含量过高。因此，对城市排放的污水进行高效的脱氮除磷，是当前解决水体富营养化最有效的措施之一。

反硝化除磷技术是近年来城市污水处理领域研究的热点之一。反硝化聚磷菌能够在聚磷阶段将溶液中的氮化合物作为电子受体，在完成聚磷过程的同时又将污水中的氮化合物转化为无毒的氮气，排放到空气中。本次研究的主要的内容和结论是：

（1）本研究对得到的菌株的脱氮除磷性能和生长曲线进行研究，得到结论培养24 h后的反硝化聚磷菌的脱氮率最高为42%，除磷率最高为75%。当将菌株加入到培养基中后，很快到达菌株的生长的对数期，菌株迅速增长，当到达加入24 h后，进入生长的稳定期，48 h后，进入生长的衰退期。

（2）本研究对复配菌株的脱氮除磷性能和pH，装液量进行优化，得到结论复配的菌株脱氮率可达50%，除磷率可达80%。最适宜菌株生长的pH为8，装液量对脱氮除磷有影响，当装液量少时，除磷效果更好，当装液量多时，除氮效果更好。

（3）本研究将复配菌株模拟应用于污水处理，使用厌氧3 h和缺氧4 h，在厌氧结束时加入硝酸钾的方式来处理模拟污水，得到污水出水总氮小于15mg/L，总磷小于0.5mg/L，满足要求。

关键词：反硝化聚磷菌；总氮；总磷；碳源量

Abstract

With the rapid development of China's economy，environmental problems have become increasingly serious and eutrophication of water is also one of the more serious environmental problems. The main reason for the eutrophication of water body is that the content of nitrogen and phosphorus compounds in water is too high. Therefore, the efficient nitrogen and phosphorus removal treatment of sewage, is the current treatment of water eutrophication one of the most effective measures. Denitrifying phosphorus removal technology is one of the hot spots in the field of urban sewage treatment in recent years. Denitrifying Phytophthora Bacteria can use nitrates as electron acceptors in the phosphorus phase. At the same time, the nitrogen compounds in the effluent are converted into non-toxic nitrogen and discharged into the air. The main contents and conclusions of this study are:

(1)In this study, the nitrogen and phosphorus removal performance and growth curve of the obtained strain were studied. The results showed that the denitrification rate of the denitrifying phosphate-solubilizing bacteria was 42% and the highest phosphorus removal rate was 75%. When the strain was added to the medium, the logarithm of the growth of the strain was quickly reached. The strain increased rapidly. After 24 hours of immobilization, it entered the stable period and reached the recession after 48 h.

(2)In this study, the denitrification efficiency and pH and liquid loading of the compound strains were optimized. The results showed that the denitrification rate was up to 50% and the removal rate was up to 80%. The optimum pH of the strain was 8, and the liquid loading had little effect on the denitrification and dephosphorization.

(3)In this study, the compound strain was simulated and applied to sewage treatment, and the total nitrogen content of sewage was less than 15mg / L, the total phosphorus was less than 0.5mg / L. At the same time, the effect of carbon source on the growth of the strain was studied. The conclusion was that the better the growth of the strain, the better the effect of nitrogen and phosphorus removal.

Key words: DPB; total nitrogen; total phosphorus; carbon source

目录

中文摘要 i

Abstract ii

第一章 绪论 1

1.1 我国水资源污染现状 1

1.2 水体富营养化的危害 1

1.3 传统的污水处理技术 2

1.3.1 传统污水脱氮过程 2

1.3.2 传统污水除磷过程 2

1.4 反硝化聚磷菌同步脱氮除磷技术 3

1.5 研究课题的意义和技术路线 3

1.5.1 研究课题的目的与意义 3

1.5.2 研究课题的主要内容及技术路线 4

第二章 反硝化聚磷菌的筛选和生长曲线的测定 6

2.1 实验材料与仪器 6

2.1.1 菌源选取 6

2.1.2 实验仪器及试剂 6

2.1.3 检测方法 6

2.2 实验方法 7

2.2.1 培养基配方及实验试剂 7

2.2.2 反硝化聚磷菌生长曲线的测定 8

2.3 结果与讨论 8

2.4 本章小结 9

第三章 复配菌种的性能测定和生长条件优化 10

3.1 实验材料与方法 10

3.1.1 培养基配方及试剂 10

3.1.2 实验仪器及试剂 10

3.2 复配菌种性能测定和pH、装液量优化 11

3.2.1复配菌种性能测定 11

3.2.2复配菌种pH和装液量的优化 11

3.3结果与讨论 11

3.3.1 复配菌种的性能 11

3.3.2 不同因素对反硝化聚磷菌脱氮除磷的影响 12

3.4 本章小结 16

第四章 复配菌株对低碳源城市污水的模拟应用 17

4.1 实验材料，仪器和实验流程 17

4.1.1 菌株培养基 17

4.1.2 实验仪器及药品 17

4.1.3实验流程 17

4.1.4设备简图 18

4.2 实验方法 18

4.3 结果与讨论, 18

4.4 本章小结 22

第五章 结论与研究展望 23

5.1 结论 23

5.2 研究展望 23

参考文献 24

致谢 27

第一章 绪论

1.1 我国水资源污染现状

我国在经济发展的初期只注重经济增长而忽视了环境保护的发展模式，使我国的环境遭到了严重的破坏^[1~3]。大量的工业废水排入到江河湖泊中，也导致了我国的水资源污染非常严重。经过城市的河段都受到了不同程度的污染。江河湖泊中时常爆发蓝藻，导致大量的水生物死亡，造成了巨大的经济损失。目前，我国约有1/3左右的工厂排放的废水和9/10左右的日常生活产生的废水没有经过任何处理就直接排入到江河湖泊中。导致很多江河湖泊都富营养化，使很多湖泊失去了提供水源和水产品的作用。不仅仅是江河湖泊受到了严重污染，靠近城市的海域也受到了严重的破坏^[4~8]。主要也是因为城市排放的污水未经任何处理就直接排入海洋中，导致海洋的富营养化，污染严重的区域主要在渤海湾、长江口、珠江口等。地下水资源的质量也在恶化，我国目前的饮用水大部分都来自于地下水，特别是北方地区，地下水甚至成为水的唯一来源。地下水占中国水资源总量的1/3，但目前约有1/3的地下水轻度污染，3/5的城市地下水严重污染。我国当前的水资源污染形势严峻，必须采取必要的措施来缓解水资源的污染，同时要找到更实惠，更有效的污水处理方法。

1.2 水体富营养化的危害

当水体中的氮磷含量控制在一定范围内时，是有利于水体中的鱼类的生长的^[9~13]。但是当水体中的氮磷含量过高时，会导致水体中的藻类急剧增长，与水体中的其他生物进行竞争，发生水华或赤潮，导致水体中的其他生物大量的死亡。水华现象是指淡水水体中的藻类大量繁殖的一种现象，主要是由于生活污水的随意排放而导致水体中的氮磷含量增加，使水体中的藻类生物成为优势种群，急剧生长，导致水体颜色变为蓝色或绿色并且发出恶臭。当这种现象发生在海水中时，则称为赤潮现象。1997年的天津大沽口就发生过由于藻类的泛滥而引起的“赤潮”导致了大量鱼类的死亡；1998年的渤海赤潮事件不仅造成了经济损失约5.6亿元，而且由于水体中的生物在厌氧环境下生成的有害物质导致人员的伤亡；2012年深圳南澳海面出现了大面积的赤潮，海面出现大量的垃圾物品，海水发出一阵阵恶臭，也是因为赤潮引起鱼大面积死亡。

水体富营养化不仅仅会导致水体中生物的大量死亡，同时对人类的健康也有很大的危害。在赤潮发生时，有一些赤潮生物会分泌赤潮毒素，水体中的鱼类和贝类在赤潮发生的区域时，会吃这些有毒的赤潮生物，这些鱼类和贝类不会被毒死，但是这些有毒的物质会在鱼类贝类中积累，但其含量远远大于人类的可食用量^[14~18]。如果人类不小心食用了这些含有有毒物质的鱼类或者贝类，会导致中毒，危及人体的生命安全。一般来说，沿海地区比较容易发生因误食导致人体中毒的事件。据不完全统计，全世界死于赤潮毒素的约有300多人，受伤的人数更多。

1.3 传统的污水处理技术

1.3.1 传统污水脱氮过程

传统的污水脱氮过程主要是使用硝化和反硝化细菌对污水进行处理，利用硝酸盐作为电子受体，通过细菌在无氧条件下的呼吸作用将污水中的氮化合物转化为氮气排放到空气中^[19~21]。细菌先是将污水中的氮化合物转化为氨氮化合物，再使用硝化细菌的硝化作用将氨氮化合物转化为亚硝态氮或硝态氮。最后利用反硝化细菌的反硝化作用将亚硝态氮和硝态氮转化为氮气。反硝化细菌种类繁多，但目前大部分国家在处理污水的过程中主要是使用厌氧型反硝化细菌。脱氮过程的主要反应如下：