【摘要】：采用聚乙烯醇(PVA)包埋硝化效能良好的活性污泥制備固定化顆粒,針對(duì)不同初始氨氮濃度的模擬廢水,基于序批式間歇反應(yīng)器小試實(shí)驗(yàn),探討了包埋顆粒的傳質(zhì)效能與氮去除過程特性.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:顆粒體積投加率為10%,實(shí)驗(yàn)水溫為26~30℃,pH值為7.5~8.5,反應(yīng)器DO濃度為4~5mg/L的條件下,各初始氨氮濃度(50~400mg/L)穩(wěn)定期包埋顆粒最大氨氮去除負(fù)荷為61.8~242.3mg N/(L-particles·h).包埋顆粒對(duì)氨氮的去除較符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,其最大氨氧化速率(μmax)為271.40mg N/(L-particles·h),半飽和常數(shù)K_s為66.69mg/L,包埋顆粒內(nèi)氨和氧的有效擴(kuò)散系數(shù)(D_e)分別為0.467×10~(-9)m~2/s、0.279×10~(-9)m~2/s.SEM觀察和比表面積測(cè)試結(jié)果表明,與新鮮顆粒相比,穩(wěn)定期顆粒內(nèi)部的比表面積和平均孔徑增加.包埋顆粒,活性污泥,包埋顆粒與活性污泥混合3種體系對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明,各初始氨氮濃度條件下混合體系可顯著強(qiáng)化生物硝化與脫氮過程,并發(fā)生同時(shí)硝化反硝化現(xiàn)象.
【圖文】：

30.0±0.1℃,采用磁力攪拌器確保溶液充分混合.②氧傳質(zhì):包埋顆粒與去離子水以1:4的體積比混合,盛滿250mL的溶氧瓶,持續(xù)通入氮?dú)?h,使包埋顆粒內(nèi)部的溶解氧完全消耗,采用恒溫水浴鍋控制溫度為(30.0±0.1℃),采用磁力攪拌器使溶液充分混合,溶解氧儀記錄混合液中溶解氧的變化.1.2實(shí)驗(yàn)裝置與測(cè)試方法初始氨氮濃度為50~400mg/L模擬廢水實(shí)驗(yàn)在系列2.5L的SBR反應(yīng)器中運(yùn)行,批次進(jìn)水量2L,曝氣8h,靜置15min后排上清液.各初始氨氮濃度條件下,分別進(jìn)行單獨(dú)投加顆粒、單獨(dú)投加污泥,以及二者混合投加等3種體系實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示.R1中包埋顆粒體積填充率為10%,R2、R3反應(yīng)器中維持與R1反應(yīng)器相同的污泥總量,MLSS分別為8000mg/L和4000mg/L.添加碳源物質(zhì)維持初始COD濃度約500mg/L左右,實(shí)驗(yàn)水溫26~30℃,溶解氧DO控制在4~5mg/L.參考文獻(xiàn)[11],初始pH為7.5~8.5,初始?jí)A度/氨氮比值約為11.7.各周期結(jié)束后分別測(cè)定各反應(yīng)器內(nèi)NH4+-N、NO2-N、NO3-N、TN和COD的濃度.每組實(shí)驗(yàn)均設(shè)置3個(gè)平行實(shí)驗(yàn).12876534R1R2R3圖1實(shí)驗(yàn)裝置圖(R1.包埋顆粒體系;R2.活性污泥體系;R3.混合體系)Fig.1Theexperimentalequipment(R1.embeddedparticlessystem;R2.activatedsludgesystem;R3.mixedsystem)1.進(jìn)水;2.包埋顆粒;3.活性污泥;4.出水;5.溫度控制裝置;6.電磁泵;7.氣體流量計(jì);8.曝氣裝置測(cè)試方法與儀器如下,NH4+-N:納氏試劑光度法;NO2-N:N-(1-萘基)-乙二胺光度法;NO3-N、TN:紫外分光光度法;DO:LDO便攜式溶解氧儀;pH:雷磁PHS-3C;COD:DRB200COD,DR1010COD測(cè)定儀;比表面積(BET)及孔徑:SCIENTZ-10N真空冷凍干燥機(jī)、ASAP2010自動(dòng)比表面積/孔徑分析儀.2結(jié)果與討論2.1包埋顆粒處理氨氮廢水硝化效能分析

2994中國(guó)環(huán)境科學(xué)36卷有效擴(kuò)散系數(shù)相對(duì)較低的原因,一方面受固定化載體本身理化特征的影響,另一方面由于包埋污泥非純菌體,可能占據(jù)相對(duì)更多的擴(kuò)散通道,導(dǎo)致傳質(zhì)阻力增加.2.2.2SEM及微生物特性分析分別對(duì)初始氨氮濃度為50mg/L,反應(yīng)初期(第2周)和穩(wěn)定期(第46周)的包埋顆粒進(jìn)行SEM觀察,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示,反應(yīng)初期包埋顆粒表面光滑,呈淺灰色,內(nèi)部形成細(xì)密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);第46周,顆粒體積膨脹,呈現(xiàn)暗灰色,結(jié)構(gòu)變得疏松,內(nèi)部孔隙變大.對(duì)穩(wěn)定期包埋顆粒中微生物多樣性分析結(jié)果表明,顆粒內(nèi)部主要分布有亞硝化單胞菌屬(AOB)、硝化螺菌屬(NOB),并存在一定量厭氧(兼性)菌,其中包括反硝化菌屬的施氏假單胞菌.Uemoto等[6]對(duì)混合包埋的硝化菌和反硝化菌研究發(fā)現(xiàn),運(yùn)行一段時(shí)間后其在載體內(nèi)的分布自然會(huì)發(fā)生變化,硝化菌集中于外層,反硝化菌集中于內(nèi)層.a.第2周切面(初期)a′.第46周切面(穩(wěn)定期)b.第2周表面(初期)b′.第46周表面(穩(wěn)定期)圖8包埋顆粒電鏡圖Fig.8SEMimageofimmobilizedparticles新鮮包埋顆粒BET比表面積為9.3786m2/g,平均孔徑為79.8031;穩(wěn)定期包埋顆粒比表面積為21.9319m2/g,平均孔徑為107.7644;隨著反應(yīng)周期的增加,顆粒比表面積和平均孔徑都有所提高,有利于顆粒內(nèi)外進(jìn)行物質(zhì)交換.2.3包埋顆粒、活性污泥法與混合體系硝化性能對(duì)比2.3.1硝化與脫氮效果比較R1、R2、R3連續(xù)反應(yīng)60個(gè)周期,各周期進(jìn)水氨氮濃度以及出水氨氮濃度如圖9所示.0100200300400500(a)氨氮的去除060/060/060/060/060IIIIIIIVV度濃mg(/L)t(周期)進(jìn)水氨氮R1出水氨氮R2出水氨氮R3出水氨氮0100200300400(b)總氮的去除060/060/060/060/060IIIIIIIVV度濃mg(/L)t(周期)進(jìn)水氨氮R1出水總氮R2
【作者單位】： 重慶大學(xué)三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;重慶大學(xué)低碳綠色建筑國(guó)際聯(lián)合中心;
【基金】：中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(106112014CDJZR-210010)
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2546153