【摘要】：膜曝氣生物膜反應器(MABR)是一種新興的處理高濃度有機污廢水的生物膜技術,但由于污泥齡無限長導致該技術在除磷方面尤顯不足。鳥糞石結晶技術作為一種化學結晶方法可以回收污水中的磷元素來彌補MABR本身的缺陷。本研究重點考察單獨運行的膜曝氣生物反應器(MABR)和鳥糞石結晶強化除磷聯(lián)用膜曝氣生物膜反應器(MAP-MABR)兩者之間在不同運行參數(shù)條件下對牛糞厭氧發(fā)酵液中污染物的去除效能及生物群落的異同。通過對常規(guī)污水指標檢測與生物群落構成的表征,揭示二者在高氨氮,COD以及磷酸鹽負荷下污染物去除規(guī)律及生物群落的演替規(guī)律。為MABR反應器的廣泛應用夯實基礎。在鳥糞石結晶部分,利用MgCl_2·6H_2O為沉淀劑,NaOH為堿度調節(jié)劑對ADCMW中氮磷回收以及鳥糞石純度進行優(yōu)化。結果表明,在pH為8.0,Mg/P摩爾比為1.8時,磷酸鹽有83%的去除,XRD顯示此時鳥糞石的純度最高。隨著pH的逐漸增大,磷酸鹽的回收可以達到97%以上,但沉淀物中出現(xiàn)CaCO_3以及Ca_3(PO_4)_2等雜質。而在Mg/P摩爾比方面,較低的比率會增加含鈣沉淀物的出現(xiàn),而更高的比率時會造成鎂鹽的浪費�？紤]到磷酸鹽的回收、鳥糞石的純度、后期出水堿度是否適宜生物生長以及經(jīng)濟預算,確定pH為8.0,Mg/P摩爾比為1.8為前期鳥糞石強化處理回收營養(yǎng)物質的最佳參數(shù)。實驗結果表明,在水力停留時間24h,曝氣壓力從0.01MP上升到0.04MP,循環(huán)流速從50r/min上升到180r/min的過程中,MABR反應器COD、TOC去除效果維持在80%以上,但氨氮,總氮的去除只能達到65%左右。濁度方面擁有良好的去除效果,可以達到85%以上。出水亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮濃度幾乎檢測不到。而MAP-MABR的去除效果基本都優(yōu)于MABR反應器,氨氮、TOC、COD和總氮的去除效果都可以達到80%以上。硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的出水含量也幾乎為零。濁度也有良好的改善,去除效果可達90%。磷酸鹽去除率最高可以達到98%,出水磷酸鹽含量只有1mg/L左右。由于生物量數(shù)量的龐大,種類的復雜的原因,在沖擊試驗中,兩反應器皆保持良好的抗沖擊能力,很快便恢復到原始的去除狀態(tài)。整個運行周期內(nèi)調節(jié)反應器內(nèi)溶解氧的含量維持在0.5mg/L的狀態(tài),實現(xiàn)了對亞硝酸鹽氧化菌(NOB)的淘汰和氨氧化菌(AOB)的富集,從而實現(xiàn)了短程硝化反硝化(SND)。反應運行后期,在一個水力停留時間內(nèi),配置不含有機碳源的氨氮溶液對兩反應器進行測試。發(fā)現(xiàn)硝酸鹽氮一直保持在10mg/L以下,而亞硝酸鹽氮發(fā)生積累,可高達80mg/L,亞硝化率最高達到89%。并且一個水力停留時間后,總氮減少大約70mg/L,認為反應器內(nèi)存在厭氧氨氧化(ANAMMOX)及反硝化除磷的過程。生物表征方面,MAP-MABR中出現(xiàn)大量的鱗殼蟲,意味著BOD負荷較低,為ANAMMOX提供了環(huán)境基礎。MABR反應器內(nèi)出現(xiàn)藻類,這代表較高的磷酸鹽含量促使了藻類的繁殖。污泥胞外聚合物測試分析,MABR的設計具有良好的截留生物作用,兩反應器胞外聚合物濃度都遠遠高于原始污泥,為污泥吸附和附著提供較好的環(huán)境。高通量數(shù)據(jù)顯示,在門分類上,原始污泥,MAP-MABR以及MABR的種類相似,但數(shù)量發(fā)生變化。尤為明顯的是綠彎菌門(Chloroflexi),放線菌門(Actinobacteria),變形菌門(Proteobacteria),厚壁菌門(Firmicutes),擬桿菌門(Bacteroidetes),兩反應器相對于原始污泥都有著明顯的增長。其中厚壁菌門和擬桿菌門具有非常強的降解復雜有機物、蛋白質和脂類的能力。綠彎菌門常存在于污泥菌膠團絮狀體內(nèi)部,并以絮體骨架的形式存在,這為生物膜的形成提供了骨架支撐。但Nitrospirae(硝化螺旋菌門)出現(xiàn)明顯的下降,證明了亞硝酸鹽氧化菌數(shù)量的驟減,為SND的實現(xiàn)提供了生物水平的支撐。在綱水平上,Clostridia(梭桿菌綱)有著明顯的提升,這類菌具有反硝化除磷的功能,為磷酸鹽的去向提供依據(jù)。而在屬的水平上,Nitrospira(硝酸螺旋菌屬)所占比例從1.13%降到了0.1%左右,而Nitrosomonas(亞硝化單胞菌屬)的比例從0.1%上升到了0.5%以上。其次,Candidatus Brocadia是一種具有厭氧氨氧化功能的菌屬,它的含量從0%上升到0.174%左右,意味著兩反應器內(nèi)均存在ANAMMOX作用,但由于含量較少并不起主導作用。而MAP-MABR反應器中的菌群種類在數(shù)量上是多于MABR的。這可能是因為前期鳥糞石結晶過程使污水中氮鎂磷元素負荷發(fā)生降低從而能讓生物更加適應當前環(huán)境實現(xiàn)快速增長。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X713
【圖文】：

污染物經(jīng)歷了厭氧層和好氧層于好氧和厭氧微生物的新共生環(huán)境，M應器。通過從生物膜的兩側提供氧氣和行好氧硝化和缺氧反硝化。氨氮方面，內(nèi)部擴散，近而被靠近生物膜內(nèi)側的氨酸鹽氮的濃度不斷增大，底物濃度差含有機碳的廢水完成反硝化作用。而積較大，可以在很小的空間范圍內(nèi)為具有較大的生物量，提高空間利用率的無限長，給一些生長周期較長的微細菌，以足夠的時間去繁衍生長。與作用，也可以保護生物避免有毒廢水的于其他活性污泥法及傳統(tǒng)生物膜法。染物的去除。1.2-3.50.21-1.080.28-

技術路線圖

圖 2-1 MABR 反應器構造MABR 裝置有四部分組成：供氣系統(tǒng)，反應系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)，緩沖系統(tǒng)。其氣系統(tǒng)由氧氣瓶完成，氧氣瓶口接減壓閥，壓力表和流量計，通過控制減壓閥節(jié)曝氣強度，從而控制氣量大小。反應系統(tǒng)為 MABR 主體反應器，其構成有分，第一為內(nèi)膽，其主要目的是為膜絲的纏繞提供載體，使得較小的反應器內(nèi)

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 陳詩雨;李燕;李愛民;;溶解性有機物研究中三維熒光光譜分析的應用[J];環(huán)境科學與技術;2015年05期

2 夏圍圍;賈仲君;;高通量測序和DGGE分析土壤微生物群落的技術評價[J];微生物學報;2014年12期

3 姚萌;羅紅元;謝小青;戴蘭華;吳偉;張凱松;;城市污水廠活性污泥胞外聚合物的三維熒光特性分析[J];中國環(huán)境科學;2012年01期

4 王興春;楊致榮;王敏;李瑋;李生才;;高通量測序技術及其應用[J];中國生物工程雜志;2012年01期

5 張楊;李庭剛;強志民;劉俊新;尹秀英;;膜曝氣生物膜反應器研究進展[J];環(huán)境科學學報;2011年06期

6 王旦一;朱洪光;;厭氧發(fā)酵液后續(xù)處理研究進展及展望[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2011年09期

7 孫毅;劉康懷;孫洪林;陳瑜;;膜生物反應器處理一種食品防腐劑生產(chǎn)廢水的污泥特性研究[J];湖北民族學院學報(自然科學版);2009年03期

8 邱林;呂素冰;;中國水資源現(xiàn)狀及發(fā)展趨向淺析[J];黑龍江水利科技;2007年06期

9 鄧良偉;操衛(wèi)平;孫欣;李淑蘭;陳子愛;;原水添加比例對豬場廢水厭氧消化液后處理的影響[J];環(huán)境科學;2007年03期

10 鄧良偉,鄭平,李淑蘭,孫欣,湯玉珍;添加原水改善SBR工藝處理豬場廢水厭氧消化液性能[J];環(huán)境科學;2005年06期

相關博士學位論文 前7條

1 徐春艷;生物增濃—改良A/O工藝處理煤制氣廢水的效能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

2 孫臨泉;MABR技術在城市受污染河道修復中的應用研究[D];天津大學;2015年

3 呂興霖;聚酰胺正滲透復合膜污染及離子返混機理和調控技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

4 楊聞宇;剪切載荷作用下高濃度粘性泥沙流變特性的實驗研究[D];上海交通大學;2014年

5 魏昕;新型MABR除磷脫氮技術的研究與應用[D];天津大學;2012年

6 黃華山;微氧水解酸化—復合好氧工藝處理難降解工業(yè)廢水研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

7 朱振中;膜吸收法與膜生物反應器組合系統(tǒng)處理高濃度氨氮廢水的研究[D];江南大學;2005年

相關碩士學位論文 前10條

1 陳睿;強化升流式厭氧工藝處理垃圾滲濾液效能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

2 趙碩;污泥厭氧發(fā)酵液培養(yǎng)產(chǎn)油微藻的研究[D];蘇州科技大學;2016年

3 田艷榮;煉化難降解廢水高效處理研究[D];蘭州大學;2016年

4 林佳逸;PVDF膜曝氣生物膜反應器廢水脫氮性能研究[D];北京林業(yè)大學;2015年

5 戴優(yōu)優(yōu);組合工藝處理奶牛場沼液的研究[D];復旦大學;2014年

6 常青;活性污泥中胞外聚合物的組成及功能分析[D];西安建筑科技大學;2014年

7 侯飛飛;MABR去除高鹽廢水中COD和氨氮的基礎研究[D];天津大學;2013年

8 劉淑麗;低溫污水處理脫氮除磷復合菌群的選育[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

9 白天喜;城市污水處理廠的能耗研究與節(jié)能分析[D];長安大學;2012年

10 李秋成;磷酸銨鎂結晶法回收廢水中高濃度氮磷技術研究[D];南京大學;2012年

本文編號：2793552