本文關(guān)鍵詞：活性污泥包埋固定化處理氨氮廢水的特性

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【摘要】：由于城鎮(zhèn)化進程和社會經(jīng)濟發(fā)展,氮、磷等營養(yǎng)元素過度排放到環(huán)境中,不僅引起水體富營養(yǎng)化,而且水體中的氨氮通過電離平衡轉(zhuǎn)化成游離氨,對水生生物和人體造成嚴重傷害。工業(yè)氨氮廢水排放量大、組成復雜、氨氮濃度高,處理難度遠大于城市(生活)污水,如何經(jīng)濟、高效地去除工業(yè)廢水中的高濃度氨氮,一直是困擾國內(nèi)外環(huán)境工程界工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的一大難題。采用固定化微生物技術(shù)選擇性地將功能菌固定于載體中,可抵御不良的環(huán)境條件,維持細菌活性,靈活控制適宜的泥齡,提高污水中污染物的去除能力。近年來,利用固定化微生物技術(shù)強化生物脫氮已經(jīng)成為氨氮廢水處理領(lǐng)域研究的方向之一。論文采用聚乙烯醇(PVA)包埋硝化馴化后的活性污泥制備固定化顆粒,針對初始氨氮濃度為50~400 mg/L的模擬廢水,通過序批式間歇反應器(SBR)試驗,探討了包埋顆粒的硝化效能與理化特性;并對比分析了包埋顆粒、活性污泥與二者混合體系對氨氮廢水的硝化與脫氮處理效果。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)活性污泥的硝化馴化及包埋顆粒制備活性污泥的硝化馴化:活性污泥取自實驗室穩(wěn)定運行的SBR生活污水反應器,采用氨氮濃度為50 mg/L的模擬廢水進行周期性間歇硝化馴化,直至活性污泥絮狀體密實,絮團粒度約40~70um,且比耗氧速率(SOUR)上升并穩(wěn)定至0.4711mg(O_2)/(g(MLSS)·min)左右,氨氧化速率達0.0616 mgN/(g(MLSS)·min)。包埋顆粒的制備:采用馴化結(jié)束的活性污泥,以聚乙烯醇(PVA)為包埋材料,飽和硼酸CaCl2溶液為交聯(lián)劑,采用擠壓法制備球形固定化顆粒。顆粒具有彈性良好、凝膠強度高、易流化等優(yōu)點。(2)包埋顆粒處理氨氮廢水硝化效能分析實驗在系列2.5 L的反應器中以間歇方式運行。包埋顆粒的體積填充率為10%,模擬廢水中初始氨氮濃度介于50~400 mg/L。結(jié)果表明:包埋顆粒中微生物的硝化活性逐漸恢復,不同初始氨氮濃度條件下,包埋顆粒分別在第28、40、46、58、58周期達到氨氮最大去除率,分別為100%、100%、81.74%、64.62%和48.42%。在反應穩(wěn)定階段(第46周期),包埋硝化菌顆粒對氨氮的降解較符合零級反應動力學,且最大氨氧化速率(Vmax)為271.40 mgN/(L-particles·h),半飽和常數(shù)K為66.69 mg/L。(3)包埋顆粒理化特性的過程研究對包埋顆粒進行傳質(zhì)特性、微觀結(jié)構(gòu)、比表面積、微生物種群等理化性質(zhì)的分析。實驗條件下的穩(wěn)定反應期,包埋顆粒內(nèi)氨氮和氧氣的有效擴散系數(shù)分別為0.467×10~(-9) m~2/s和0.279×10~(-9) m~2/s;通過掃描電鏡觀察和比表面積測定可知,運行時間達到穩(wěn)定期(第46周期),包埋顆粒體積一定程度膨脹,結(jié)構(gòu)疏松,其比表面積(BET)和平均孔徑分別為新鮮制備顆粒的2.3倍、1.4倍。對未馴化活性污泥、穩(wěn)定期包埋顆粒表面和內(nèi)部的微生物種類和含量進行了高通量測序,結(jié)果表明:包埋顆粒中微生物種類數(shù)略低于未馴化活性污泥,且硝化細菌優(yōu)先生長于顆粒表面,反硝化細菌優(yōu)先生長于顆粒內(nèi)部。(4)包埋顆粒、活性污泥與混合體系處理氨氮廢水對比實驗研究針對初始氨氮濃度為50~400 mg/L的模擬廢水,分別進行單獨投加顆粒、單獨投加活性污泥及二者混合投加三種體系的間歇硝化實驗,保持三種體系中硝化污泥量相等,對比了三種體系對氨氮、COD、總氮的去除效果,并探究了溫度對氨氮去除效果的影響。實驗結(jié)果表明:各初始氨氮濃度條件下,包埋硝化菌顆粒體系氨氮去除率高于活性污泥單一體系10%~40%,且當初始氨氮濃度高于200mg/L時,混合體系氨氮去除能力的高效性和穩(wěn)定性優(yōu)勢更為突出;投加包埋顆粒與COD去除的相關(guān)性不顯著;各初始氨氮濃度條件下,活性污泥體系總氮去除率為16%~30%,包埋顆粒體系總氮去除率較活性污泥體系高5%~15%,混合體系較活性污泥體系高5%~35%。目前,包埋固定化微生物技術(shù)處理高氨氮工業(yè)廢水大多處于實驗室研究階段,且包埋顆粒在硝化效能和理化特性等基礎(chǔ)研究仍然缺乏。本論文側(cè)重于以聚乙烯醇(PVA)為包埋材料制備以硝化菌占優(yōu)的活性污泥固定化顆粒,探討不同初始氨氮濃度條件下,包埋顆粒的硝化效能和理化特性;同時比較不同反應體系處理效果,協(xié)調(diào)微生態(tài)環(huán)境,使固定化微生物更好地發(fā)揮代謝效能,可進一步為包埋固定化技術(shù)運用于高氨氮廢水處理提供理論支撐,也為高效固定化微生物脫氮反應器的研發(fā)提供新思路。
【關(guān)鍵詞】：活性污泥 包埋固定化 硝化 理化特性 脫氮
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 水體氮污染現(xiàn)狀及脫氮技術(shù)10-12
• 1.1.1 水體中氮污染現(xiàn)狀10-11
• 1.1.2 脫氮方法分類11-12
• 1.2 固定化微生物技術(shù)在污水處理領(lǐng)域中的應用12-14
• 1.2.1 固定化微生物技術(shù)概述12-13
• 1.2.2 固定化微生物技術(shù)分類13-14
• 1.3 包埋固定化微生物脫氮技術(shù)研究進展14-18
• 1.3.1 包埋固定化顆粒的制備14-16
• 1.3.2 包埋固定化微生物的硝化效能研究16-18
• 1.4 研究的目的、意義及內(nèi)容18-21
• 1.4.1 研究的目的和意義18-19
• 1.4.2 研究的主要內(nèi)容19-21
• 2 材料與方法21-31
• 2.1 實驗材料21
• 2.1.1 模擬廢水配比21
• 2.1.2 活性污泥的培養(yǎng)馴化21
• 2.2 實驗方法21-27
• 2.2.1 包埋顆粒的制備及特性表征21-23
• 2.2.2 包埋顆粒處理氨氮廢水的小試實驗研究23-26
• 2.2.3 包埋顆粒、活性污泥與混合體系處理氨氮廢水效果對比26-27
• 2.3 實驗分析項目與檢測方法27-29
• 2.3.1 常規(guī)指標的檢測及分析27-28
• 2.3.2 實驗分析指標計算方法28-29
• 2.4 實驗試劑與儀器29-31
• 3 活性污泥包埋顆粒對氨氮的去除過程特性31-49
• 3.1 活性污泥的培養(yǎng)與包埋顆粒的特性31-33
• 3.2 包埋顆粒處理氨氮廢水的硝化效能分析33-39
• 3.2.1 氨氮去除過程33-35
• 3.2.2 周期內(nèi)氮濃度的變化35-36
• 3.2.3 氨氮降解動力學分析36-39
• 3.3 包埋顆粒的理化特性分析39-47
• 3.3.1 傳質(zhì)特性39-43
• 3.3.2 SEM與比表面積分析43-45
• 3.3.3 微生物種群分析45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 4 包埋顆粒、活性污泥與混合體系處理氨氮廢水對比實驗研究49-60
• 4.1 實驗設(shè)計49
• 4.2 實驗結(jié)果與討論49-58
• 4.2.1 氨氮去除效果比較49-52
• 4.2.2 COD去除效果比較52-55
• 4.2.3 總氮去除效果比較55-56
• 4.2.4 溫度對氨氮去除效果的影響56-58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 5 結(jié)論及展望60-62
• 5.1 結(jié)論60-61
• 5.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫洪偉;尤永軍;趙華南;郭英;于海燕;李晗;馬娟;;游離氨對硝化菌活性的抑制及可逆性影響[J];中國環(huán)境科學;2015年01期

2 劉少敏;儲磊;朱敬林;;固定化硝化細菌去除生活污水中的氨氮[J];環(huán)境工程學報;2014年10期

3 王靜萱;李軍;張振家;趙白航;劉偉巖;;固定化包埋顆粒對二級出水深度脫氮特性研究[J];環(huán)境科學學報;2013年02期

4 李婧;黨志;郭楚玲;盧桂寧;盧靜;;復合固定化法固定微生物去除芘[J];環(huán)境化學;2012年07期

5 ;Nitrification characteristics of nitrobacteria immobilized in waterborne polyurethane in wastewater of corn-based ethanol fuel production[J];Journal of Environmental Sciences;2012年06期

6 申婷婷;李小明;岳秀;柳嫻;鄭偉;曹建兵;;微生物固定化技術(shù)的研究與應用[J];廣州化工;2011年20期

7 酒衛(wèi)敬;汪蘋;李奧搏;李金穗;其其格;;海藻酸鈉包埋脫氮菌株工藝研究[J];北京工商大學學報(自然科學版);2011年03期

8 ;Nitrification performance of nitrifying bacteria immobilized in waterborne polyurethane at low ammonia nitrogen concentrations[J];Journal of Environmental Sciences;2011年03期

9 張業(yè)健;葉海仁;鄭向勇;嚴立;張振家;;固定化包埋技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應用進展[J];工業(yè)水處理;2011年01期

10 崔樹軍;谷立坤;張建云;盧敦華;劉碧波;;高氨氮廢水的處理技術(shù)及研究應用現(xiàn)狀[J];中國給水排水;2010年14期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 胡俊;固定化微球菌降解廢水中鄰苯二甲酸酯的研究[D];中國地質(zhì)大學（北京）;2014年

2 李志榮;包埋顆粒內(nèi)硝化菌增殖衰亡規(guī)律及硝化特性研究[D];上海交通大學;2012年

3 董亞梅;聚氨酯包埋硝化菌顆粒的制備及其應用研究[D];上海交通大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李堯;包埋固定化微生物技術(shù)在工業(yè)廢水高效硝化處理中的應用研究[D];上海交通大學;2012年

2 夏瑜;包埋固定化菌處理含低濃度氨氮原水的研究[D];上海交通大學;2009年

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本文編號：742400