本书通过优化好氧颗粒污泥的培养条件,尝试从控制粒径的角度提高其长期运行过程的稳定性。本书共8章,详细介绍了反硝化除磷好氧颗粒污泥的形成过程和稳定性控制优化研究方法。其中,引入灰关联分析判定好氧颗粒污泥形成过程中的关键影响因子,给出其最佳值或最佳调控范围。并利用pH 值、氧化还原电位和溶解氧调整SBR的厌氧、好氧和缺氧时长,优化好氧颗粒污泥的运行参数,同时解决非丝状菌膨胀问题。针对长期运行过程中好氧颗粒污泥稳定性差的问题,基于已获得的优化条件,筛选出有效控制粒径不断增长趋势的耦合选择压。此外,针对好氧颗粒污泥中反硝化除磷微生物活性的测定方法进行深入研究,分析传统测定方法的弊端,并提出准确地评估各类菌体活性的实验改进方法。考察了电气石的投加对反硝化除磷好氧颗粒污泥培养和处理性能的影响。最后,采用养殖底泥为接种污泥,培养稳定耐盐反硝化除磷好氧颗粒污泥,进而开展海水养殖尾水处理性能等研究,对于我国海水养殖水环境保护具有积极的意义。实验成果可降低海水养殖底泥的生态风险,实现其无害化和资源化利用,降低底泥处理成本,并为提高海水养殖尾水循环利用提供技术支撑。
本书通过阐述反硝化除磷好氧颗粒污泥培养条件优化、脱氮除磷功能微生物活性测定,为提高好氧颗粒污泥的稳定性提供参考方法和理论依据,同时为生活污水和养殖尾水处理领域的工程技术人员,水产养殖工程、化学工程及环境工程等相关专业师生提供技术参考,具有较好的学术价值和应用价值。

我国是养殖大国,随着养殖密度的增加,水体受到生活污水和养殖尾水带来的承载压力越来越大。大量污染物处理不当会加剧水域富营养化程度。对新型高效脱氮除磷工艺的研究己被列为目前水污染控制工程领域研究的重点和热点之一。在污水的生物处理系统中,好氧颗粒污泥被誉为一项具有前景的污水生物深度处理技术。
本书所阐述的技术可以有效提高生活污水的高效脱氮除磷和海水养殖废水循环利用，并实现海水养殖底泥的颗粒化稳定性调控及资源化和无害化处理，因此具有较好的学术价值和应用价值。

水是人类赖以生存的自然资源之一，是生态系统必不可少的组成部分，洁净的水资源对人类及动植物的生存起着至关重要的作用。但是，随着人们生活质量的提高，生活污水排放量逐年增加，且我国是养殖大国，随着养殖密度的增加，水体受到生活污水和养殖尾水带来的承载压力越来越大。大量污染物处理不当会加剧水域富营养化程度。在污水的生物处理系统中，生物膜的处理效果优于悬浮性活性污泥。好氧颗粒污泥是一种由细胞自聚形成的特殊生物膜。好氧颗粒污泥独特的分层结构使其具有较高的生物多样性，具备同时去除有机碳、氮和磷的潜能，且其比重大、生物致密的特性使其具有快速的沉降速度，有利于泥水分离、缩小或者省去污泥二沉池、简化工艺流程、降低污水处理系统的占地面积和投资成本。因此，好氧颗粒污泥被誉为一项具有前景的污水生物深度处理技术。近年来，对好氧颗粒污泥形成机理探索、形成条件选择、结构特性考察以及污染物降解功能驯化的研究已经成为热点，但是颗粒化时间长且长期运行稳定性差限制了其广泛应用。
本书通过优化好氧颗粒污泥的培养条件，尝试从控制粒径的角度提高其长期运行过程的稳定性。本书共八章，详细介绍了反硝化除磷好氧颗粒污泥的形成过程和稳定性控制优化研究方法。其中，引入灰关联分析判定好氧颗粒污泥形成过程中的关键影响因子，给出其最佳值或最佳调控范围。并利用pH值、氧化还原电位和溶解氧调整SBR的厌氧、好氧和缺氧时长，优化好氧颗粒污泥的运行参数，同时解决非丝状菌膨胀问题。针对长期运行过程中好氧颗粒污泥稳定性差的问题，基于已获得的优化条件，筛选出有效控制粒径不断增长趋势的耦合选择压。此外，针对好氧颗粒污泥中反硝化除磷微生物活性的测定方法进行深入研究，分析传统测定方法的弊端，并提出准确地评估各类菌体活性的实验改进方法。考察了电气石的投加对反硝化除磷好氧颗粒污泥培养和处理性能的影响。最后，采用养殖底泥为接种污泥，培养稳定耐盐反硝化除磷好氧颗粒污泥，进而开展海水养殖尾水处理性能等研究，对于我国海水养殖水环境保护具有积极的意义。实验成果可降低海水养殖底泥的生态风险，实现其无害化和资源化利用，降低底泥处理成本，并为提高海水养殖尾水循环利用提供技术支撑。
本书通过阐述反硝化除磷好氧颗粒污泥培养条件优化、脱氮除磷功能微生物活性测定，为提高好氧颗粒污泥的稳定性提供参考方法和理论依据，同时为生活污水和养殖尾水处理领域的工程技术人员，水产养殖工程、化学工程及环境工程等相关专业师生提供技术参考，具有较好的学术价值和应用价值。
本书涉及的研究由作者及其所在研究团队相关研究人员共同完成，本书由马广东(第1～4章)和张翠雅(第5～8章)撰写。研究生国显勇同学负责本书文献整理。本书参阅了国内外有关文献和相关书籍。同时，在编写过程中得到了大连理工大学、大连海洋大学和大连塞姆生物工程技术有限公司等单位给予的大力支持和指导。在此表示诚挚的谢意!
限于作者的水平和视野，本书难免存在不妥之处，敬请读者批评指正。
作 者
2024年1月

张翠雅：大连海洋大学讲师、给排水教研室负责人，辽宁省土木建筑学会第九届给水排水专业委员会委员。主要从事水污染控制方向的研究。以第一作者/通讯作者身份发表SCI论文11篇、北大核心论文2篇、国家级科研论文5篇、国家级教改论文4篇。
马广东：大连海洋大学副教授、教研室主任，辽宁省工程图学会理事、中国图学教指委东北区委员、中国互联网＋创新创业优秀指导教师。主要从事结构工程方面的研究。出版教材20余部；授权发明、实用新型、软件著作权专利30余项；公开发表论文40余篇；指导学生参赛获省级、国家级奖项20余项。

第1章

概述 1
1.1 好氧颗粒污泥形成机理探索2
1.2 好氧颗粒污泥形成过程中的影响因素5
1.2.1 接种污泥 5
1.2.2 进水基质组成和负荷5
1.2.3 SBR运行模式7
1.2.4 环境影响因子8
1.3 好氧颗粒污泥形成过程的优化研究进展9
1.3.1 投加辅助材料或改变接种污泥组分9
1.3.2调控运行条件 10
1.3.3 耦合选择压 12
1.4 好氧颗粒污泥稳定性强化的研究进展 13
1.4.1提供适宜的运行条件 13
1.4.2筛选富集生长速率慢的微生物 16
1.4.3抑制厌氧生长 16
1.4.4 强化厌氧内核 17
1.5 生物硝化、反硝化和除磷研究 18
1.5.1生物脱氮 18
1.5.2生物除磷 19
1.5.3 好氧颗粒污泥脱氮、除磷研究 22
1.6 本书主要内容24
第2章 好氧颗粒污泥培养和分析表征方法 27
2.1 引言28
2.2 SBR反应器 28
2.3 实验配水成分29
2.4 常规测试项目及方法 29
2.5污泥粒径和形态30
2.6EPS提取与测定方法 30
2.7比好氧速率测定31
2.8 荧光原位杂交31
第3章 基于灰色系统理论识别好氧颗粒污泥的关键影响因子 35
3.1引言36
3.2研究方法36
3.2.1 GRA方法 36
3.2.2参考数列和比较数列 38
3.2.3数据获取 38
3.3 GRA计算过程 39
3.3.1标准化处理 39
3.3.2 GRC计算 40
3.3.3最优值和最佳范围43
3.3.4GERG计算 44
3.4结果讨论46
3.4.1SGV 影响分析 46
3.4.2 AT和OLR影响分析 46
3.4.3ST 影响分析 47
3.4.4H/D影响分析 47
3.5本章小结48
第4章 基于环境参数优化培养好氧颗粒污泥 49
4.1引言50
4.2实验与方法51
4.2.1实验装置和运行条件 51
4.2.2配水组成和接种污泥 52
4.2.3周期实验 52
4.3实验结果与讨论52
4.3.1环境参数优化周期时长 52
4.3.2 颗粒化过程形态变化及特征 55
4.3.3 颗粒化过程污染物去除能力 57
4.4环境参数调控非丝状菌膨胀污泥颗粒化过程研究 58
4.4.1实验装置和运行条件 58
4.4.2 接种污泥和进水组成 59
4.4.3 pH值、ORP和DO与生化反应关联分析 59
4.4.4 非丝状菌膨胀原因分析及控制策略 61
4.4.5非丝状菌膨胀污泥形态和处理效果 61
4.4.6颗粒化过程形态变化和污染物去除能力65
4.4.7 EPS变化情况 66
4.5本章小结66
第5章 基于粒径控制实现好氧颗粒污泥长期稳定运行 69
5.1引言70
5.2实验与方法71
5.2.1 SBR运行条件的优化选择 71
5.2.2 接种污泥和进水组成 72
5.3 实验结果72
5.3.1颗粒化过程形态变化及特征 72
5.3.2 EPS分泌量变化情况 74
5.3.3 FISH 分析75
5.3.4 PAOs、AOB和NOB活性测定76
5.3.5颗粒化过程污染物去除能力 77
5.4稳定好氧颗粒污泥形成机理分析 79
5.5 本章小结79
第6章 好氧颗粒污泥内反硝化除磷菌功能识别及活性测定方法研究81
6.1引言82
6.2实验与方法82
6.2.1 批次实验设计 82
6.2.2NOZ-N投加剂量研究 84
6.3 实验结果与讨论85
6.3.1NO?-N对好氧吸磷和缺氧吸磷的影响 85
6.3.2 批次实验测定结果 86
6.4 本章小结90
第7章 电气石对好氧颗粒污泥形成过程和处理效能影响 93
7.1引言94
7.2 实验与方法94
7.2.1实验材料 94
7.2.2装置及运行条件 95
7.2.3 分析项目和方法 95
7.3实验结果与讨论96
7.3.1活性污泥的颗粒化过程 96
7.3.2反应器处理性能比较 97
7.3.3比好氧/缺氧吸磷速率批次实验 99
7.3.4电气石对好氧反硝化的影响 100
7.4本章小结 101
第8章 好氧颗粒污泥处理海水养殖尾水的研究 103
8.1引言 104
8.1.1 养殖底泥处理技术概况104
8.1.2海水养殖尾水处理技术概况 104
8.1.3好氧颗粒污泥处理水产养殖废水及底泥的研究 105
8.2实验与方法 106
8.2.1 底泥和进水水质106
8.2.2SBR反应器及启动调控106
8.2.3测试项目和分析方法106
8.2.4细菌同源进化性分析 107
8.3实验结果与讨论 107
8.3.1海水养殖底泥颗粒化过程中形态变化 107
8.3.2EPS变化趋势 108
8.3.3驯化过程中底泥的污染物脱除效果变化 109
8.3.4 微生物群落动态及功能群鉴定 112
8.4 本章小结 114
参考文献 115