本文關鍵詞：納米零價鐵對顆粒污泥特征及硝化性能的影響研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：納米零價鐵(nZVI)因比表面積大、強氧化還原性和高反應活性,正越來越多地被用于各類污染物的控制研究。同時,nZVI對污水處理系統(tǒng)和水體環(huán)境的潛在影響也同樣值得關注。亞硝化顆粒污泥(NGS)是將污泥顆粒化與穩(wěn)定亞硝化反應相結(jié)合的全新生物技術。作為實踐“亞硝化路線”的重要基礎,NGS有利于高度富集氨氧化菌(AOB)和選擇性抑制亞硝酸鹽氧化菌(NOB),從而獲得高效的亞硝酸鹽累積,較好地克服了傳統(tǒng)亞硝化工藝(如SHARON)的缺點。本論文以NGS為研究對象,依次對污泥顆粒化過程控制、亞硝化功能快速啟動策略、抗nZVI沖擊性能和不同粒徑性能差異等問題進行了系統(tǒng)考察,主要包括:1.在柱形SBR反應器中接種市政污水廠活性污泥,以乙酸鈉為碳源,考察了有機負荷(OLR)對污泥顆�；挠绊�。結(jié)果表明,當進水OLR在3.20~4.84kg·(m~3·d)~(-1)時,污泥粒徑的增長速率最快。成熟顆粒污泥的濃度(MLSS)、體積指數(shù)(SVI30)、平均粒徑、沉降速率和比耗氧速率(SOUR)分別達到23.9 g·L~(-1)、20 mL·g~(-1)、1.4 mm、102 m·h-1和50.2 mg·(g·h)~(-1)。同時,胞外聚合物(EPS)含量的變化對生物量累積、顆粒生長表現(xiàn)出良好的響應關系。2.以異養(yǎng)顆粒污泥為接種污泥啟動SBR反應器,通過協(xié)同調(diào)控進水碳、氮負荷比值,成功獲得了以短程亞硝化為主要功能的自養(yǎng)型顆粒污泥。隨著AOB動力學活性(μ(NO_2-N))的持續(xù)增強,SBR對亞硝態(tài)氮(NO_2--N)的累積速率可達1.4 kg·(m~3·d)-1。污泥平均粒徑由1.4 mm增至2.2 mm,顏色變?yōu)榧t棕色,沉降性能明顯改善。得益于EPS的不斷累積,顆粒污泥在高選擇壓條件下,仍能有效截留、固定AOB。另外,曝氣反應期間游離氨(FA)和游離亞硝酸(FNA)對NOB的選擇性抑制,也是實現(xiàn)穩(wěn)定、高效亞硝化反應的重要原因。3.采用批次試驗,考察了不同nZVI濃度對NGS性能的沖擊性影響。結(jié)果表明,當n ZVI投加量從0 mg·L~(-1)提高至10 mg·L~(-1)時,AOB活性明顯提高,NGS對氨氮的去除率始終保持在95%以上,亞硝態(tài)氮比累積速率(μ_(NO_2-N))由27.3mg·(g·h)-1提高至30.7 mg·(g·h)-1,EPS中多糖與蛋白質(zhì)含量均明顯上升。當nZVI濃度高于25 mg·L~(-1)時,AOB活性大幅降低,EPS與微生物代謝產(chǎn)物(SMP)中的多糖組分出現(xiàn)此消彼長。當nZVI投加量為700 mg·L~(-1)時,NGS的μ(NO_2-N)僅相當于對照組的64.1%。掃描電鏡與能譜分析結(jié)果表明,nZVI在NGS表面的大量吸附對污泥表面的微生物生態(tài)造成了嚴重破壞。4.考察不同粒徑NGS抵抗nZVI沖擊的能力。結(jié)果表明,當nZVI投加量小于100 mg·L~(-1)時,小粒徑NGS的亞硝化性能有所提高,μ_(NO_2-N)和μ(NO_3-N)分別較空白組上升11%和下降15.3%。當nZVI投加量達到900 mg·L~(-1)時,污泥性能才會出現(xiàn)大幅降低。與之相比,投加低濃度nZVI并未對大粒徑NGS的性能起到促進作用。當nZVI投加量大于500 mg·L~(-1)時,大粒徑NGS的亞硝化性能將被完全抑制。由Haldane動力學模型可知,nZVI對SOUR-A的抑制屬于非競爭性抑制(R2分別為0.9882和0.9891)。此外,隨著nZVI投加量的增大,污泥EPS含量出現(xiàn)先升后降的變化過程。NGS對nZVI的吸附符合Langmuir和Freundlich等溫吸附方程。其中大粒徑的吸附速率更快,但吸附容量更低。這可能是小粒徑NGS表面的微孔、中孔孔徑更小,且結(jié)構(gòu)更為密實造成的。
【關鍵詞】：亞硝化顆粒污泥 納米零價鐵 氨氮去除 胞外聚合物 比好氧速率
【學位授予單位】：蘇州科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 nZVI的定義14
• 1.3 nZVI的制備14-15
• 1.3.1 納米鐵的物理制備方法14
• 1.3.2 納米鐵的化學制備方法14-15
• 1.4 nZVI的應用15-16
• 1.4.1 nZVI常見存在的問題16
• 1.5 nZVI在環(huán)境中的遷移規(guī)律16-18
• 1.6 nZVI的研究進展18-19
• 1.6.1 對污染物去除效能的影響18
• 1.6.2 對污泥組成特性的影響18-19
• 1.6.3 nZVI對微生物的影響19
• 1.7 生物固定化技術——亞硝化顆粒污泥19-20
• 1.8 研究意義20
• 1.9 研究內(nèi)容和目標20-23
• 第二章 提高有機負荷對好氧顆粒污泥形成與穩(wěn)定過程的影響研究23-31
• 2.1 引言23-24
• 2.2 材料與方法24-25
• 2.2.1 實驗裝置與運行工況24
• 2.2.2 接種污泥與用水24
• 2.2.3 分析方法24-25
• 2.3 結(jié)果與分析25-30
• 2.3.1 顆粒污泥形成過程中性能的變化25-26
• 2.3.2 OLR對污泥顆粒生長的影響26-29
• 2.3.3 污泥顆�；^程中EPS組分的變化29-30
• 2.4 結(jié)論30-31
• 第三章 協(xié)同調(diào)控C/N負荷提升好氧顆粒污泥亞硝化性能31-43
• 3.1 引言31-32
• 3.2 材料與方法32-34
• 3.2.1 接種污泥32
• 3.2.2 實驗裝置32-33
• 3.2.3 反應器進水33
• 3.2.4 常規(guī)分析方法33-34
• 3.2.5 微生物動力學活性34
• 3.3 結(jié)果與討論34-41
• 3.3.1 反應器亞硝化功能的提升34-36
• 3.3.2 顆粒污泥形態(tài)與EPS組成的變化36-38
• 3.3.3 功能菌動力學活性的變化分析38-41
• 3.4 結(jié)論41-42
• 符號說明42-43
• 第四章 nZVI對亞硝化顆粒污泥短期沖擊性影響研究43-54
• 4.1 引言43-44
• 4.2 材料與方法44-46
• 4.2.1 接種污泥44
• 4.2.2 nZVI懸濁液44
• 4.2.3 批次實驗方法44-45
• 4.2.4 分析方法45-46
• 4.3 結(jié)果與討論46-52
• 4.3.1 nZVI對氮形態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律的影響46-47
• 4.3.2 nZVI對氨氧化菌活性的影響47-48
• 4.3.3 nZVI對污泥EPS及SMP組分的影響48-49
• 4.3.4 鐵元素在泥相、水相中的分布情況49-52
• 4.4 結(jié)論52-54
• 第五章 nZVI投加對兩種粒徑顆粒污泥性能變化響應關系的影響研究54-65
• 5.1 引言54-55
• 5.2 材料與方法55-58
• 5.2.1 顆粒污泥55-56
• 5.2.2 nZVI懸濁液56
• 5.2.3 批次實驗方法56-57
• 5.2.4 分析方法57-58
• 5.3 結(jié)果與分析58-64
• 5.3.1 nZVI對NGS氮轉(zhuǎn)化性能的影響58-60
• 5.3.2 NGS對nZVI的生物吸附60-61
• 5.3.3 NGS的形態(tài)差異分析61-64
• 5.4 結(jié)論64-65
• 第六章 結(jié)論與建議65-67
• 參考文獻67-77
• 致謝77-78
• 作者簡歷78

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本文編號：338915