【摘要】：近年來,隨著污水排放標準的逐漸提高,新型生物脫氮技術成為水環(huán)境處理領域研究熱點。如何利用氨氧化菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)的不同代謝特征,實現(xiàn)對NOB的抑制作用,完成生物處理系統(tǒng)內(nèi)亞硝酸鹽不同程度的積累,往往是新型生物脫氮工藝開發(fā)的核心問題。穩(wěn)定實現(xiàn)生物處理系統(tǒng)的亞硝酸累積,受制于溶解氧(DO)、游離氨(FA)、溫度(T)等因素,這些因素之間相互影響、相互制約。本研究利用序批式反應器(SBR),接種普通活性污泥,通過改變溫度、游離氨濃度、溶解氧濃度以及反應器的運行方式,達到抑制NOB、實現(xiàn)AOB競爭優(yōu)勢目的,實現(xiàn)低氨氮負荷條件下系統(tǒng)的短程硝化和半量亞硝化,探索系統(tǒng)快速啟動和長期穩(wěn)定運行工藝條件。并通過高通量測序分析系統(tǒng)的微生物群落結(jié)構特征,探索工藝運行效果和微生物群落之間的內(nèi)在聯(lián)系。本研究的主要實驗結(jié)果如下:(1)在進水氨氮濃度為50mg/L,HRT=12h,進水pH為7.5,系統(tǒng)溶解氧濃度2~3mg/L條件下,SBR反應器運行4d即可完成對低氨氮濃度進水的全程硝化,系統(tǒng)無亞硝態(tài)氮積累,最高氨氮去除率為97%。(2)提高進水氨氮濃度為200mg/L,室溫環(huán)境(25±2℃),pH為7.5~8.2,DO濃度為1~2mg/L,水力停留時間(HRT)為22h,運行21天完成短程硝化的啟動,氨氮氧化率為98%,亞硝態(tài)氮積累率為90%,此階段FA和DO對NOB的抑制強度為FADO。(3)降低進水氨氮濃度到50mg/L,同時不斷降低DO濃度,短程硝化穩(wěn)定運行41天,氨氮氧化率和亞硝態(tài)氮積累率都在92%以上;短程硝化運行期間出現(xiàn)新型的亞硝態(tài)氨氧化菌Nitrotoga,但Nitrosomonas為系統(tǒng)優(yōu)勢菌屬;Nitrosomonas含量遠遠大于Nitrotoga,這是實現(xiàn)短程硝化的本質(zhì)原因。(4)長期低溶解氧濃度成為破壞短程硝化的主要原因。長期低DO濃度運行條件下,由于Nitrospira數(shù)量遠遠大于Nitrosomonas,使得反應器運行到65天后短程硝化被徹底破壞,轉(zhuǎn)化為全程硝化,出水硝態(tài)氮濃度為27mg/L,出水氨氮濃度基本維持在2mg/L。(5)進水氨氮濃度50 mg/L的左右,微量曝氣3 h(DO在0.5~0.8 mg/L),攪拌3 h(ORP在54~150 mv),曝氣和攪拌交替運行,出水pH維持在7.5以上,HRT為20 h和溫度在25~30℃條件下,成功啟動半量亞硝化。(6)在其他操作條件不變的情況下,溫度降低到20℃和低溶解氧運行條件下,反應系統(tǒng)中出現(xiàn)Nitrotoga的增殖,Nitrosomonas豐度下降明顯,逐漸失去競爭優(yōu)勢,導致半量亞硝化被破壞,最終變?yōu)槿滔趸?7)在系統(tǒng)實現(xiàn)短程硝化和半量亞硝化過程中,均發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對總氮有一定的去除率。在進水缺乏有機碳源條件下,一方面自養(yǎng)微生物產(chǎn)生PS和PN后被異養(yǎng)微生物作為反硝化碳源利用,實現(xiàn)系統(tǒng)總氮的去除,另一方面也不排除系統(tǒng)內(nèi)可能存在好氧反硝化、厭氧氨氧化等生物脫氮途徑。本課題的研究結(jié)果,對于提高低總氮、低C/N比污水的生物脫氮效果,具有積極意義。特別對于生活污水,能夠穩(wěn)定實現(xiàn)系統(tǒng)的半量亞硝化,對于降低污水處理能耗、提高系統(tǒng)脫氮效率,以及開發(fā)出新型生活污水處理工藝組合,具有重要意義。
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X703
【圖文】：

地改變了全球氮循環(huán)，大量的氮素化合物（如氨氮、亞硝酸鹽、硝酸然水體中導致諸多環(huán)境污染問題，例如水體富營養(yǎng)化等[3, 4]，而且這些負荷不僅對水體環(huán)境產(chǎn)生影響還會對大氣環(huán)境產(chǎn)生一定破壞，如產(chǎn)生一溫室氣體一氧化二氮(N2O)，并破壞平流層中的臭氧[5]，此外，攝入高及硝酸鹽濃度水可能會導致嬰兒產(chǎn)生血紅蛋白血癥，并增加致癌物質(zhì)亞成[6]，這些無疑對各行業(yè)的發(fā)展造成了嚴重的影響，對人類身體健康產(chǎn)對經(jīng)濟造成巨大損失。據(jù)中國生態(tài)環(huán)境部 2018 年全國地表水水質(zhì)月報顯示，12 月全國共監(jiān)地表水國考斷面（點位）中Ⅲ類以下的水質(zhì)斷面占 25.8%，其中在所有標中氨氮有著最高的超標斷面?zhèn)�數(shù) 180 多個（圖 1-1）；12 月對 46 個狀態(tài)的監(jiān)測中營養(yǎng)狀態(tài)及其以上占 91.3%（圖 1-2），可見我國的氮素依然嚴峻。此外，由于水資源短缺，這些受污染的水資源必須作為飲用以利用，傳統(tǒng)的飲用水處理工藝已經(jīng)不能有效去除被污染地表水中過量起的污染物。因此，近年來針對過量氮素引起環(huán)境污染問題的解決進行究。

圖 1-2 2018 年 12 月重要湖泊營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)比較（中國生態(tài)環(huán)境部，2018）Fig.1-2 Comparison of nutritional status index of important lakes in December2018(China Ministry of Ecology and Environment,2018).2 廢水脫氮技術針對氮素對水體污染問題，控制生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生氮素污染物進入自然水體必要的。為達此目的讓污水通過污水處理設施，處理達標后再排放到自然水體，通過行業(yè)人員不斷研究，現(xiàn)已發(fā)展大批廢水脫氮技術，主要包括物化法和生法，物化法主要包括磷酸氨鎂沉淀法、吹脫（氣提）法、折點加氯法和離子交法。與物化法相比，生物法脫氮更為環(huán)境友好和經(jīng)濟有效，已廣泛應用于工程踐中[7]。.2.1 生物法脫氮原理化石燃料的燃燒、合成肥料的使用、工業(yè)的生產(chǎn)、城鎮(zhèn)居民的生活、集中式殖業(yè)的發(fā)展等等所產(chǎn)生的污水產(chǎn)生了大量活性氮；主要包括有有機氮（蛋白質(zhì)、素、氨基酸等）、氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮，而有機氮很容易被微生物通過氨

【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

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本文編號：2742015