【摘要】：論文以玉米芯作為固體碳源生物膜系統(tǒng)的掛膜載體和外加碳源,采用同步硝化反硝化(SND)技術(shù)處理低碳氮比城市污水。試驗(yàn)在常溫條件下對(duì)玉米芯不同預(yù)處理方式進(jìn)行了比選;研究了玉米芯固體碳源生物膜反應(yīng)器的啟動(dòng)特性;考察了水力負(fù)荷、DO、進(jìn)水pH值、進(jìn)水C/N比四種影響因素對(duì)脫氮效果的影響規(guī)律;利用高通量測序手段對(duì)系統(tǒng)沿程微生物多樣性和豐度進(jìn)行了研究;最后在最佳工況條件下考察了反應(yīng)器處理實(shí)際城市污水的脫氮效果。研究結(jié)論如下:在玉米芯不同預(yù)處理方式比選試驗(yàn)中,玉米芯COD_(Cr)釋放量在72h時(shí)達(dá)到最高濃度,COD_(Cr)釋放過程滿足二級(jí)動(dòng)力學(xué)關(guān)系;玉米芯浸出液中各類金屬離子的濃度沒有超過國家規(guī)定的限值;經(jīng)NaOH預(yù)處理后的玉米芯反硝化效率明顯提高,靜態(tài)反硝化試驗(yàn)穩(wěn)定時(shí),硝酸鹽去除率維持在90%以上;三組靜態(tài)反硝化試驗(yàn)中,系統(tǒng)的優(yōu)勢菌群有:變形菌門和擬桿菌門,它們對(duì)污染物的去除起重要作用。系統(tǒng)運(yùn)行23d后,COD_(Cr)、NH_4~+-N和TN平均去除率分別維持在60%、90%和89%上下,表明反應(yīng)器系統(tǒng)SND啟動(dòng)成功;對(duì)生物膜鏡檢時(shí),發(fā)現(xiàn)生物膜上出現(xiàn)了豐富的生物相。因素試驗(yàn)得出水力負(fù)荷為0.045m~3·m~(-2)·h~(-1)、溶解氧為4.0±0.1 mg·L~(-1)和進(jìn)水pH值在8.0±0.1時(shí)系統(tǒng)脫氮效果可以滿足污水處理廠出水水質(zhì)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。反應(yīng)器沿程脫氮及微生物群落結(jié)構(gòu)分析顯示,出水平均TN去除率為82.37%,沒有出現(xiàn)NO_2~--N的積累現(xiàn)象,固體碳源生物膜反應(yīng)器具有良好的脫氮效果;而高通量測序結(jié)果顯示,系統(tǒng)優(yōu)勢菌群主要為擬桿菌門、厚壁菌門和變形菌門,熒光定量PCR結(jié)果表明,AOB主要集中在反應(yīng)器的中端部,沿程氨氧化速率呈下降趨勢。固體碳源生物膜反應(yīng)器處理低碳氮比實(shí)際污水時(shí),系統(tǒng)平均COD_(Cr)去除率為65.41%;平均NH_4~+-N去除率為78.75%;平均TN去除率為77.46%,系統(tǒng)具有良好的污水處理效果。通過上述試驗(yàn)結(jié)果,充分驗(yàn)證了農(nóng)業(yè)廢棄物玉米芯是一種可行的天然固體碳源材料和微生物掛膜載體,系統(tǒng)可以高效的實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化過程,同時(shí)該工藝適合處理當(dāng)前普遍存在的低碳氮比城市生活污水,為固體碳源生物膜同步硝化反硝化處理低碳城市污水提供了新的思路。
【圖文】：

Tab.1-2 Some southern areas of domestic sewage water quality indicators (Unit : mg·L)污水處理廠 CODCr總氮 總磷 碳氮比湖北某污水處理廠 161 22 3.1 7.3深圳某污水處理廠 260 55 4.5 4.7上海某污水處理廠 310 55 4.8 5.6廣州某污水處理廠 126 25 5.5 5.0.2 傳統(tǒng)生物脫氮理論傳統(tǒng)生物脫氮工藝認(rèn)為，氮素主要通過氨化、硝化和反硝化三過程去除。而硝化與反硝反應(yīng)是不能同時(shí)發(fā)生的，硝化反應(yīng)是在好氧條件下通過好氧菌的自養(yǎng)過程，，H4+-N 通過硝化轉(zhuǎn)化為 NO2--N、NO3--N；反硝化反應(yīng)是在缺氧或好氧條件下通過厭的異養(yǎng)過程，以碳源作為電子供體實(shí)現(xiàn)將 NO3--N、NO2--N 轉(zhuǎn)化為 N2，釋放到大氣中而達(dá)到從污水中生物脫氮的目的[16-17]該過程詳見圖 1-1[18]。

NO3--N。首先是亞硝化反應(yīng)，亞硝酸菌將 NH4+氧化為 NO2-，然后再由硝酸菌將 NO2氧化成 NO3-。具體反應(yīng)如下：+2-22+42NH +3O→2NO+2HO+4H（1-1）-23-22NO +O→2NO（1-2）總反應(yīng)式為：+2-23+4NH +2O→2NO+HO+2H（1-3）1.2.3 反硝化作用反硝化過程是指反硝化菌在厭氧條件下將硝化產(chǎn)物還原為氮?dú)�，發(fā)生如下反應(yīng)：2NO+5HA→N+2OH+4HO+5A2-22-3（1-4）反硝化過程中，反硝化細(xì)菌利用有機(jī)物作為反硝化過程中的電子供體，硝酸鹽作為電子受體，經(jīng)連續(xù)的 4 步反應(yīng)，將 NO3-還原為 N2，進(jìn)而氧化有機(jī)物。具體反應(yīng)過程如圖 1-2 所示:
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2654798