【摘要】：氧化鐵紅廢水經(jīng)過(guò)燒堿中和沉淀法處理后,仍含有高濃度氨氮、硫酸根且缺乏碳源與堿度,能否有效降低廢水氨氮處理成本將決定該工藝是否能實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)該廢水的低耗高效處理,本研究構(gòu)建了兩種低碳脫氮工藝 亞硝化反硝化工藝‖和 部分亞硝化-厭氧氨氧化工藝‖。由于兩者的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)都在于穩(wěn)定亞硝化,本研究首先開展了以沸石序批式反應(yīng)器(ZSBR)為基礎(chǔ)的研究,通過(guò)控制游離氨(FA)、曝氣策略等因素,富集了氨氧化菌(AOB),使其分別實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定高效的完全亞硝化和部分亞硝化。然后將ZSBR分別耦合厭氧上流式污泥床(A-USB)形式的反硝化反應(yīng)器和厭氧氨氧化反應(yīng)器處理實(shí)際廢水,以期為氧化鐵紅廢水的低碳脫氮處理提供理論支持。研究結(jié)果總結(jié)如下:完全亞硝化試驗(yàn):在換水比為2/3、外回流比為2/1、曝氣量為1.3m~3/h的條件下,ZSBR曝氣6.5h,亞硝化率(NAR)≥95%,亞硝酸鹽產(chǎn)率(NPR)可達(dá)0.48kg/(m~3·d),并在后續(xù)試驗(yàn)中充分利用了反硝化回流堿度,NaHCO_3的堿度投加比僅為4.5-4.9/1。部分亞硝化試驗(yàn):在Na_2CO_3的堿度投加比為4.3/1、換水比為1/2、曝氣量為1.0m~3/h的條件下,控制ZSBR出水pH為7.0-7.3(約曝氣8h),可準(zhǔn)確控制出水NO_2~--N/NH_4~+-N為1.1-1.5,NAR≥92%,NPR最高可達(dá)0.72 kg/(m~3·d)。試驗(yàn)各階段氨氮轉(zhuǎn)化均符合零級(jí)反應(yīng),且階段Ⅰ-Ⅳ下的氨氮去除速率符合Grau模型的擬合方程(v=0.30158×1200×S_0/S_e)。亞硝化反硝化工藝:以ZSBR完全亞硝化出水作為反硝化進(jìn)水,在不同碳源的平行試驗(yàn)中,葡萄糖和乙醇為最適碳源,其最適投加碳氮比分別為2.5/1和2/1。反硝化試驗(yàn)以葡萄糖為碳源,當(dāng)水力停留時(shí)間(HRT)為1.5h時(shí),平均TN去除負(fù)荷(TRR)約為2.87kg/(m~3·d),TN去除率(TRE)≥85%。此外,試驗(yàn)采用低HRT、定期排泥與定期曝氣的策略能有效抑制硫酸鹽還原菌(SRB)的作用,避免了反硝化系統(tǒng)的崩潰。該工藝的運(yùn)行成本約為24.4元/噸水,比硝化反硝化工藝(約32.00元/噸水)節(jié)約了22%以上的費(fèi)用。部分亞硝化-厭氧氨氧化工藝:以ZSBR部分亞硝化出水作為厭氧氨氧化進(jìn)水,當(dāng)進(jìn)水TN濃度為300mg/L時(shí),TRE≥70%,最高TRR達(dá)到了0.50kg/(m~3·d),廢水中的高濃度SO_4~(2-)沒有對(duì)厭氧氨氧化造成不利影響。該工藝的運(yùn)行成本僅為約10.16元/噸水,應(yīng)是最理想的脫氮處理工藝。
【圖文】：

圖 1-1 氮元素在自然界中的主要反應(yīng)形式Fig.1-1 The main reaction forms of nitrogen in Nature在自然界氮循環(huán)過(guò)程中，大氣中的 N2可以經(jīng)過(guò)閃電、工業(yè)固氮的作用轉(zhuǎn)化為 NH和 NO3-，微生物或植物通過(guò)生物固氮作用吸收同化自然界中的 NH4+和 NO3-，從而產(chǎn)生含有有機(jī)氮的生物大分子；有機(jī)氮經(jīng)過(guò)氨化細(xì)菌的氨化反應(yīng)可以轉(zhuǎn)化為 NH4+；NH4+可以通過(guò)氨氧化菌（AOB）的亞硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NO2-，在進(jìn)一步經(jīng)過(guò)亞硝酸鹽氧化菌（NOB的硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為 NO3-；水體中的 NO2-與 NO3-可以在反硝化細(xì)菌的反硝化作用下逐步還原成最終產(chǎn)物 N2；而 NH4+和 NO2-還可以在厭氧氨氧化細(xì)菌的作用下發(fā)生厭氧氨氧化作用轉(zhuǎn)化為 N2，同時(shí)產(chǎn)生少量 NO3-。自然環(huán)境中的氮元素循環(huán)是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要一環(huán)，但隨著工業(yè)固氮產(chǎn)量的不斷提高，大量工業(yè)廢水中的氮元素需要通過(guò)廢水處理轉(zhuǎn)化為 N2返還到大氣中，因此氨化作用、亞硝化作用、硝化作用、反硝化作用和厭氧氨氧化作用這些可以工程化運(yùn)用的廢水生物脫氮技術(shù)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。1.3.1 氨化作用

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文最后將鳥糞石沉淀收集，，便可脫除廢水中的氨氮。3-+NH4++6H2O MgNH4PO4·6H2O（鳥糞石） 在處理高氨氮廢水上處理效果良好穩(wěn)定，工藝簡(jiǎn)單，但其方法的實(shí)際應(yīng)用。理方法硝化工藝物脫氮技術(shù)由硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)兩部分組成，簡(jiǎn)單的前置反硝化和后置反硝化兩種形式，在廢水碳源不足的反硝化的處理效果。其工藝流程如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(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)：2704730