發(fā)布時(shí)間：2020-10-31 04:15

　　 鑒于自養(yǎng)型厭氧氨氧化(anammox)脫氮工藝在焦化廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用前景,焦化廢水中有毒物質(zhì)勢(shì)必影響其脫氮性能。本文首先探究了焦化廢水中硫氰酸鹽(SCN~-)對(duì)anammox工藝脫氮性能的短期和長(zhǎng)期影響以及緩解策略,考察了SCN~-負(fù)荷沖擊對(duì)anammox反應(yīng)器脫氮性能的影響,探索了喹啉對(duì)anammox顆粒污泥的脫氮性能、顆粒特性的影響以及馴化策略。主要結(jié)論如下:(1)解析了SCN~-對(duì)anammox顆粒污泥的短期、長(zhǎng)期影響以及緩解策略。批次試驗(yàn)中,比厭氧氨氧化活性(SAA)隨著SCN~-的濃度和預(yù)暴露時(shí)間的增加而減小。改進(jìn)的非競(jìng)爭(zhēng)性抑制模型可較好地描述SCN~-對(duì)anammox顆粒污泥的劑量效應(yīng),急性暴露的半抑制濃度(IC_(50))為620.4 mg L~(-1)。在連續(xù)流試驗(yàn)中,隨著進(jìn)水SCN~-濃度從10 mg L~(-1)逐步增加到120 mg L~(-1),反應(yīng)器的總氮去除率(NRE)能夠穩(wěn)定在83.0±7.82%。這種穩(wěn)健性主要?dú)w因于anammox顆粒污泥經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期馴化后具有的自適力。當(dāng)SCN~-濃度增至130 mg L~(-1),反應(yīng)器的NRE在兩天內(nèi)降低到57.1%。在SCN~-的脅迫下,anammox顆粒污泥的活性、沉降能力和血紅素c(heme c)含量都明顯降低,而胞外聚合物(EPS)的含量略微增加。短期試驗(yàn)表明,Fe(III)清洗對(duì)抑制后的顆粒污泥具有即時(shí)激活效果。受SCN~-抑制的anammox顆粒污泥沖洗24 h,SAA增加了19.9%。連續(xù)流試驗(yàn)中,Fe(III)具有屏蔽劑的作用。長(zhǎng)期添加10 mg L~(-1) Fe(III)用來(lái)激活受SCN~-抑制的anammox顆粒污泥,SAA增加了17.4%。(2)評(píng)估了SCN~-和水力負(fù)荷單獨(dú)沖擊以及復(fù)合沖擊對(duì)anammox工藝脫氮性能的影響。在SCN~-負(fù)荷沖擊試驗(yàn)中,300 mg SCN~-L~(-1)沖擊1.5或3 h時(shí),反應(yīng)器性能穩(wěn)定;900 mg SCN~-L~(-1)沖擊3 h時(shí),出水中的NO_2~--N濃度最大值為65.4mg L~(-1)。SCN~-負(fù)荷沖擊試驗(yàn)中,影響anammox脫氮性能主要因素是SCN~-濃度。在水力沖擊試驗(yàn),反應(yīng)器對(duì)水力負(fù)荷沖擊具有一定的承受能力,在第7和8組試驗(yàn)中SAA的損失率分別是9.2%和4.0%。水力沖擊試驗(yàn)結(jié)果表明反應(yīng)器處于功能冗余的狀態(tài),氮負(fù)荷(NLR)突然增加,反應(yīng)器的性能立即恢復(fù)到正常水平。在復(fù)合沖擊試驗(yàn)中,當(dāng)900 mg SCN~-L~(-1)沖擊3 h時(shí),SAA的損失率最大,達(dá)到42.6%。隨著沖擊強(qiáng)度的增加,對(duì)anammox污泥活性的影響增強(qiáng)。沖擊試驗(yàn)對(duì)anammox顆粒污泥的顆粒特性也有不同程度的影響。當(dāng)300 mg SCN~-L~(-1),HRT 1.5h,沖擊時(shí)間為3 h,heme c最大的損失率是22.7%。然而,EPS含量在沖擊過(guò)程中有不同程度的增加,可能是anammox菌通過(guò)分泌更多的EPS來(lái)抵抗外界的干擾。(3)探究了喹啉對(duì)anammox顆粒污泥的短期、長(zhǎng)期影響以及馴化策略。在批次試驗(yàn)中,研究了不同濃度的喹啉對(duì)anammox顆粒污泥活性的影響,并采用非競(jìng)爭(zhēng)性抑制模型對(duì)污泥活性和喹啉濃度之間的劑量效應(yīng)進(jìn)行描述,得出在總氮濃度為200 mg L~(-1)時(shí),喹啉對(duì)anammox顆粒污泥的IC_(50)為13.1 mg L~(-1);預(yù)暴露試驗(yàn)中,喹啉對(duì)anammox顆粒污泥的影響與污泥的代謝狀態(tài)有關(guān),亞硝酸鹽和喹啉共存時(shí)加劇了污泥活性的衰減,該條件下暴露12 h,anammox顆粒污泥活性減小到64.5%。連續(xù)流試驗(yàn)中,當(dāng)進(jìn)水喹啉濃度為10 mg L~(-1),反應(yīng)器的氮去除速率(NRR)三天內(nèi)從2.5 kg N m~(-3) d~(-1)迅速降低到1.5 kg N m~(-3) d~(-1)。通過(guò)降低喹啉濃度和進(jìn)水基質(zhì)濃度,反應(yīng)器NRR和NRE恢復(fù)到2.6 kg N m~(-3) d~(-1)和83.1%。而后通過(guò)逐漸增加喹啉濃度至10 mg L~(-1),反應(yīng)器NRR和NRE分別維持在2.4±0.3 kg N m~(-3) d~(-1)和92.2±5.3%,表明馴化可以使anammox菌耐受10 mg L~(-1)的喹啉。在喹啉的長(zhǎng)期脅迫下,anammox污泥的顆粒特性發(fā)生明顯變化,其中EPS含量、heme c含量和粒徑分別減少至60.4%、79.3%和77.9%,沉降速率則持續(xù)增加到108.5%。
【學(xué)位單位】：杭州師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類(lèi)】：X784
【部分圖文】：

化物和有機(jī)氮的形式存在。在生物處理過(guò)程中，大部分的有機(jī)氮、氰化物和硫化物轉(zhuǎn)化成氨氮和其他無(wú)機(jī)氮�；谏锩摰ǖ牡瓦\(yùn)行成本等優(yōu)勢(shì)，焦化廢中氨氮在一系列微生物作用下，發(fā)生生化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為 N2等氣體，從水中逸出被去除，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)含氮化合物的去除。在 20 世紀(jì) 70 年代，加拿大研究者提出采用全程硝化-反硝化生物脫氮技處理焦化廢水。我國(guó)的焦化廢水生物脫氮技術(shù)研究始于 20 世紀(jì) 80 年代末 90 年代初，并在 90 年代中期取得了成功，開(kāi)發(fā)出用于焦化廢水脫氮的 A/O、A2/O 工藝(劉翠萍等, 2016；高鵬等, 2016)。上述 A/O、A2/O 等工藝在上海寶鋼、山薛城等焦化廠污水處理站的實(shí)際廢水處理中取得了良好的處理效果（單明君等2007；高鵬等, 2016）。（1） A/O（缺氧-好氧）生物脫氮工藝A/O 工藝是將缺氧反硝化反應(yīng)池置于該工藝之首，所以又稱(chēng)為前置反硝化物脫氮工藝。A/O 工藝有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種形式。如圖 1.1 和 1.2 所示。

圖 1.2A/O（內(nèi)循環(huán)）工藝流程Fig.1.2 Schematic diagram of A/O (internal circulation)A/O 外循環(huán)工藝是原廢水先進(jìn)入缺氧池，再流入好氧池，并將經(jīng)好氧池硝后的混合液回流到缺氧池。在 O 段好氧池中，進(jìn)行好氧硝化作用，硝化細(xì)菌NH4+-N 氧化成 NO3--N。在 A 段缺氧池中，發(fā)生反硝化作用，反硝化菌以有機(jī)為電子供體將 NO3--N 還原成氮?dú)獾葰怏w，排放到大氣中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的除。A/O 內(nèi)循環(huán)工藝是 A/O 工藝的改進(jìn)型。缺氧段采用新型生物膜反應(yīng)器，化段為懸浮污泥系統(tǒng)，回流采用內(nèi)循環(huán)，即污泥回流到 O 段，而回流廢水進(jìn)入段。這樣，克服了 A/O 外循環(huán)工藝活性污泥交替處于缺氧、好氧狀態(tài)，致使泥活性受到氧氣的抑制，并且運(yùn)行過(guò)程中需要構(gòu)建二沉池，增加占地和投資等本。A/O 工藝目前廣泛用于焦化廢水的脫氮處理。據(jù)唐麗貞等（1994）報(bào)道，

圖 1.3A2/O 工藝流程Fig.1.3 Schematic diagram of A2/OA2/O 生物脫氮法處理焦化廢水是切實(shí)可行的。Wang 等（2002）采用 A2/O工藝處理焦化廢水，厭氧、缺氧和好氧段對(duì) COD 去除率分別是 25、16 和 59%。Zhao 等（2009）通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，A2/O 生物膜反應(yīng)器對(duì)焦化廢水中 COD 和 NH4+-N的去除率分別是 89.8 ±1.2%和 99.5 ±0.7%。為了實(shí)際較好的出水水質(zhì)，A2/O 通常與其它反應(yīng)器相結(jié)合用于處理焦化廢水（Wanget al., 2012; Zhao et al.,2010）。Wang 等（2012）用 A2/O-膜生物反應(yīng)組合工藝處理焦化廢水，得到最大 COD 和NH4+-N 的去除率分別 97.4%和 92.8%，出水 COD 和 NH4+-N 的濃度最小達(dá)到 71mg L-1和 9.6 mg L-1。（3）序批式活性污泥法生物脫氮工藝目前，我國(guó)多座污水處理廠采用序批式活性污泥法（SBR）工藝處理城市生活污水和工業(yè)廢水的混合污水，處理效果較好（王業(yè)耀等, 2002；周少奇等, 2008）。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2863431