低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理理論和技術(shù)

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《低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理理論和技術(shù)》總結(jié)了作者在低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理的理論和技術(shù)方向上近十年的研究成果。系統(tǒng)探討了低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化生物過程的作用機(jī)制，低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化生物降解有機(jī)污染物和脫氮除磷技術(shù)，以及低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理技術(shù)的應(yīng)用和前景展望。

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前言 第1章低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理理論基礎(chǔ) 1.1低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理機(jī)制 1.1.1低強(qiáng)度超聲波的生物效應(yīng) 1.1.2低強(qiáng)度超聲波促進(jìn)生物反應(yīng)的作用機(jī)制 1.2低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化生物活性的影響因素 1.2.1超聲參數(shù)的影響  1.2.2超聲波反應(yīng)器設(shè)備的影響 第2章低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化生物降解有機(jī)污染物 2.1低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化好氧生物降解有機(jī)污染物 2.1.1低強(qiáng)度超聲波改善好氧污泥活性工藝條件的確定 2.1.2低強(qiáng)度超聲波對污水好氧生物處理系統(tǒng)的強(qiáng)化效果 2.1.3低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化好氧生物處理有機(jī)污染物的作用機(jī)制  2.2低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污泥好氧消化 2.2.1低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化剩余污泥好氧消化 2.2.2低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化膨脹污泥好氧消化 2.3低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化厭氧生物降解有機(jī)污染物 2.3.1實(shí)驗(yàn)材料與方法 2。3.2超聲波強(qiáng)化厭氧污泥活性的參數(shù)優(yōu)化和效果分析 第3章低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物脫氮除磷 3.1低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物脫氮 3.1.1低強(qiáng)度超聲波對生物硝化過程的作用 3.1.2低強(qiáng)度超聲波對生物反硝化過程的作用 3.2低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物除磷 3.2.1低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化生物除磷的工藝參數(shù)確定 3.2.2低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化生物除磷的作用機(jī)制 3.3低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化生物脫氮除磷的參數(shù)優(yōu)化 3.3.1實(shí)驗(yàn)材料與方法 3.3.2超聲波強(qiáng)化脫氮除磷的最適宜超聲污泥比例選擇  3.4低強(qiáng)度超聲波對生物脫氮除磷系統(tǒng)（實(shí)驗(yàn)室小試）的長期強(qiáng)化效果 3.4.1超聲波生物活化器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.4.2超聲波生物活化器—（AO）2SBR聯(lián)合系統(tǒng)構(gòu)建 3.4.3超聲波對污水生物脫氮除磷系統(tǒng)的長期強(qiáng)化效果  3.5低強(qiáng)度超聲波對生物脫氮除磷系統(tǒng)（現(xiàn)場小試）的長期強(qiáng)化效果 3.5.1超聲波強(qiáng)化生物反硝化的工藝參數(shù)優(yōu)選實(shí)驗(yàn) 3.5.2超聲波強(qiáng)化生物除磷的工藝參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 3.5.3現(xiàn)場建立小試規(guī)模A2／O生物反應(yīng)系統(tǒng) 3.5.4小試反應(yīng)器超聲處理效果研究 第4章低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理技術(shù)應(yīng)用和前景展望 4.1低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理中試研究 4.1.1中試規(guī)模低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化A2／O生物反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1.2中試規(guī)模A2／O生物反應(yīng)系統(tǒng)現(xiàn)場超聲處理 4.2低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理技術(shù)工藝設(shè)計(jì) 4.2.1對于典型的城市二級污水處理廠  4.2.2對于采用脫氮除磷深度工藝的污水處理廠 4.2.3對于采用SBR工藝的污水處理廠 4.2.4小結(jié) 4.3低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化生物處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 4.3.1超聲波應(yīng)用于典型城市二級污水處理廠的經(jīng)濟(jì)核算 4.3.2超聲波應(yīng)用于脫氮除磷工藝的經(jīng)濟(jì)分析 4.3.3小結(jié) 4.4研究和應(yīng)用前景展望 參考文獻(xiàn) 圖版

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   3.3.2.6最適宜PIS優(yōu)選買驗(yàn)討論 許多文獻(xiàn)及前期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)證明可以利用低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理來提高處理效率。事實(shí)上，德國學(xué)者早在2002年便進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn)研究了超聲波強(qiáng)化好氧和厭氧生物反應(yīng)器的活性。但是，由于他們的研究采用的是對生物反應(yīng)器內(nèi)全部的泥水混合物進(jìn)行不斷循環(huán)超聲的處理模式，每隔31min就將反應(yīng)器內(nèi)的全部內(nèi)容物循環(huán)超聲一遍，其經(jīng)濟(jì)分析表明這種超聲波強(qiáng)化活性的方法是不合算的，不適用于污水處理行業(yè)（Schlafer et al.，2002）。 在本節(jié)實(shí)驗(yàn)中，對改進(jìn)的具備脫氮除磷能力的（AO）2 SBR反應(yīng)器，采用0.2W／cm2的超聲強(qiáng)度每隔12h對反應(yīng)器中一定比例的活性污泥超聲10min，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PIS為2／18時(shí)獲得了最佳的COD去除效果，出水COD比對照平均下降了37％，與第2章超聲波強(qiáng)化常規(guī)SBR降解有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。PIS過低時(shí)，超聲波不能對反應(yīng)器中的污泥造成足夠的強(qiáng)化刺激，而比例過高會使微生物受到重復(fù)超聲輻照的幾率增加，經(jīng)過重復(fù)超聲輻照處理的微生物活性下降甚至死亡，整體污泥活性也隨之下降，COD去除率迅速降低。 而對于生物除磷反應(yīng)，超聲波的強(qiáng)化作用尤為明顯，2／18～5／18的PIS均可以顯著增加超聲波SBR反應(yīng)器中聚磷菌在厭氧反應(yīng)階段的釋磷量。分析原因可能是超聲波空化作用產(chǎn)生的高壓沖擊以及剪切流使細(xì)胞膜透性增加，從而更加有利于釋磷；當(dāng)PIS僅為1／18時(shí)，就已經(jīng)開始對過量吸磷產(chǎn)生了強(qiáng)化效應(yīng)，這說明聚磷菌的吸磷過程對超聲波的作用更加敏感。研究表明，超聲波對不同的微生物的作用效果不同，可能與微生物自身新陳代謝的速率有關(guān)（Pitt and Ross，2003）。另外，一些專家也認(rèn)為超聲輻照可能只是強(qiáng)化了細(xì)胞內(nèi)新陳代謝過程中的某些步驟，而對其他步驟沒有作用甚至反而會產(chǎn)生抑制作用（Schlafer et al.，2000）。2／18和3／18的PIS均可以使得出水TP比對照平均降低約40％，當(dāng)PIS≥4／18時(shí)，超聲反應(yīng)器的TP去除率下降至與對照相當(dāng)，即較大范圍的PIS均對聚磷菌有強(qiáng)化作用，并且聚磷菌對重復(fù)超聲有一定耐受作用，可能實(shí)驗(yàn)中采用的超聲波劑量對聚磷菌細(xì)胞內(nèi)的新陳代謝步驟主要起促進(jìn)作用，抑制作用不明顯。Dalla—Bona等（2008）研究證明超聲波對成牙骨質(zhì)細(xì)胞的新陳代謝有強(qiáng)化作用，可以促進(jìn)鈣物質(zhì)合成和堿性磷酸酶的轉(zhuǎn)錄。目前已知，磷酸酶是與除磷過程有關(guān)的酶之一，它可以催化聚磷酸鹽終端磷的水解，因此，超聲波對酶活性的強(qiáng)化可能是強(qiáng)化除磷的原因之一。另外，Lu等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，低強(qiáng)度脈沖超聲波可以顯著促進(jìn)與ATP相關(guān)的3個(gè)基因的表達(dá)。ATP是許多生化反應(yīng)的初級能源，參與了生命化學(xué)過程中幾乎每一個(gè)反應(yīng)，因此，這可能是超聲波強(qiáng)化生物活性的機(jī)制之一，而ATP在PAO釋磷和過量吸磷過程中尤為重要，這可能也是超聲波對生物除磷的強(qiáng)化效果顯著的內(nèi)在原因。

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《低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理理論和技術(shù)》可供環(huán)境工程、生物工程、給排水專業(yè)的科研設(shè)計(jì)人員及大專院校相關(guān)專業(yè)的師生參考使用，可幫助更全面、深入地了解低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化污水生物處理技術(shù)，從而推動(dòng)該技術(shù)在我國的應(yīng)用和發(fā)展。

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