【摘要】：全程自養(yǎng)脫氮工藝是一項具有廣闊前景的技術,有望使得城市污水處理廠更接近于能源自給自足。然而,相比于已獲得較為廣泛應用的測流全程自養(yǎng)脫氮工藝,主流全程自養(yǎng)脫氮工藝仍存在很多問題,使得該工藝難以維持穩(wěn)定運行。由于亞硝酸鹽氧化菌(NOB)抑制困難,部分亞硝化過程在長期運行過程中無法維持穩(wěn)定,制約著全程自養(yǎng)脫氮工藝在城市污水處理中的應用。此外,許多現(xiàn)有的城市污水處理廠采用A/O、A2/O等工藝,擁有大量推流式反應設施,因此,若能對這些現(xiàn)有的推流式反應器進行簡單改造即可獲得適宜于全程自養(yǎng)脫氮工藝的反應器,將在城市污水處理廠的升級改造中節(jié)省大量資金,具有可觀的經濟價值。本研究采用一個參照A/O反應器設計的推流式反應器,填充固定載體,采用全程自養(yǎng)脫氮工藝,命名為單級全程自養(yǎng)脫氮推流式固定床生物膜反應器。本研究探究了這一新型主流全程自養(yǎng)脫氮反應器的啟動與穩(wěn)定運行策略;并對穩(wěn)定運行時反應器內不同位置微生物群落結構進行分析,探究主流全程自養(yǎng)脫氮維持穩(wěn)定運行的微生物學原理;最后通過處理經高負荷活性污泥反應器預處理的實際生活污水,考察主流全程自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)在實際污水處理中的運行效能。經過110天的運行,單級推流式全程自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)啟動成功,在第110天獲得了98.8%的NH4+-N去除率和90.6%的TN去除率,同時NRR達到了124.6 g N/(m~3·d)。通過對反應器運行效能和調整措施的分析發(fā)現(xiàn),較高的溫度(30℃)、較少進水COD濃度(70mg/L)、間歇曝氣、反應器內剩余氨、低溶解氧濃度以及基于出水氮濃度的曝氣總量控制等因素共同實現(xiàn)并維持了推流式全程自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,NOB得到了抑制。進一步研究發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)的運行效能受曝氣量控制的穩(wěn)定性影響,由于不夠穩(wěn)定的曝氣量控制,使得穩(wěn)定階段后半段(185d-224d)的NH4+-N去除率和TN去除率分別在86.8%-100%和76.4%-91.6%之間波動。通過考察推流式全程自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)不同推流距離處微生物群落結構,發(fā)現(xiàn)變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)和綠彎菌門(Chloroflexi)在反應器前端具有最大豐度,而浮霉菌門(Planctomycetes)、變形菌門(Proteobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)和未培養(yǎng)門OD1在反應器末端具有最大豐度。反應器中厭氧氨氧化菌包括Candidatus Jettenia和Candidatus Brocadia,其中Candidatus Jettenia是主要的厭氧氨氧化菌,但Candidatus Brocadia隨推流距離延長豐度逐漸升高。系統(tǒng)內AOB只有亞硝化單胞菌(Nitrosomonadaceae),在反應器所有位置豐度均不高,特別是在反應器前端豐度極低,沉淀污泥樣品和生物膜樣品中分別只有0.27%和0.15%。系統(tǒng)內NOB都屬于硝化螺菌屬(Nitrospira),主要存在于生物膜中,在反應器前端豐度極低(0.05%),但隨推流距離延長豐度逐漸升高,在反應器末端具有較大豐度(7.3%)。因此,研究結果表明推流式系統(tǒng)結構特征使得系統(tǒng)內微生物群落結構在空間上存在差異,有助于有效的抑制NOB,維持全程自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)穩(wěn)定性。為考察本研究發(fā)明的全程自養(yǎng)脫氮推流式固定床生物膜反應器用于實際生活污水處理的可行性,采用了經高負荷活性污泥法預處理的實際生活污水的出水運行該反應器。結果表明,實際生活污水經高負荷活性污泥法預處理后,平均COD和NH4+-N濃度分別81.6mg/L和44.9mg/L,經全程自養(yǎng)脫氮推流式固定床生物膜反應器處理后,平均出水COD、NH4+-N、TN濃度分別為28.5mg/L、3.7mg/L和7.9mg/L,并且系統(tǒng)仍然維持穩(wěn)定運行,獲得了149.9 g N/(m~3·d)的NRR。因此,研究結果表明高負荷活性污泥反應器與全程自養(yǎng)脫氮推流式固定床生物膜反應器組成的組合系統(tǒng)對實際生活污水有很好的處理效果,而且可以穩(wěn)定運行。
【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】：X799.3
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文在厭氧且存在有機物作為電子供體的條件下將硝酸鹽氮還原為亞）反硝化細菌在厭氧且存在有機物作為電子供體的條件下將亞硝酸氣。這些采用通過硝化反硝化過程完成生物脫氮的污水處理工藝的廠許多都因曝氣量不足，缺少有機物作為電子供體等原因在氮的去問題[5, 14]。

- 3 -1. 一級處理 2.傳統(tǒng)活性污泥法 3.A2/O 4.A/O 5.氧化溝 6.SBR 7.MBR 8.A/B9.生物膜工藝 10.曝氣生物濾池 11.生物接觸氧化 12.人工濕地 13.其它圖 1-2 中國城市污水處理廠反應器類型[5]

脫氮新工藝硝化反硝化工藝-3 所示，傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝需要將所有的氨氮先氧化為化作用還原為氮氣。再硝化與反硝化的過程中，都會經過因此可以通過將硝化過程限制在亞硝化程度，再利用亞硝反硝化作用完成脫氮。相比于傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝，短以下優(yōu)點[15]：在好氧階段節(jié)約 25%的曝氣量；在缺氧階段節(jié)約 40%反硝化過程所需的有機物；以亞硝酸鹽為電子受體的反硝化速率是以硝酸鹽為電子受體倍；降低 20%的 CO2排放量；硝化過程降低 33-35%的污泥產量，反硝化過程降低 55%的污

【參考文獻】

相關博士學位論文 前2條

1 王衫允;低氨氮濃度厭氧氨氧化工藝強化及顆粒污泥菌群特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

2 陶_g;厭氧處理系統(tǒng)微生物群落結構與生態(tài)網絡研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

本文編號：2795178