發(fā)布時間：2017-12-10 23:25

  本文關(guān)鍵詞：SONIR生物脫氮工藝研究

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【摘要】：廢水氮素污染已成為環(huán)境領(lǐng)域的熱點問題。針對廢水生物脫氮,國內(nèi)外學(xué)者不斷探索研究,成功開發(fā)了一批新型廢水生物脫氮工藝及高效生物脫氮反應(yīng)器。其中,一體式PN-ANAMMOX工藝具有工藝流程短、占地面積小、運行費用低等優(yōu)勢,具有誘人的應(yīng)用前景。該工藝基于PN和ANAMMOX單元,由于PN和ANAMMOX所需的菌種和條件均存在差異,且存在基質(zhì)競爭、基質(zhì)抑制和堿度消耗等工藝難題,有必要優(yōu)化反應(yīng)器構(gòu)型和工藝參數(shù),促進(jìn)AOB和AnAOB生長以及短程硝化和厭氧氨氧化反應(yīng),并減少堿度消耗,降低運行成本。SONIR(Self-driven Oscillation Nitrogen Removal)反應(yīng)器以半量短程硝化和厭氧氨氧化單元為構(gòu)建模塊,成功實現(xiàn)了好氧區(qū)與厭氧區(qū)的分割,穩(wěn)定了功能菌的空間分布；通過好氧區(qū)尾氣的獨立釋放,擺脫了傳統(tǒng)氣升式生物反應(yīng)器氣流與液流捆綁聯(lián)動的窘困,賦予反應(yīng)器兼?zhèn)淙鞈B(tài)和推流態(tài)的優(yōu)勢,優(yōu)化了功能菌生境；亞硝氮邊產(chǎn)生邊利用,節(jié)省了堿耗,同時避免了PN-ANAMMOX工藝中亞硝氮的生物毒害和NO2--N/NH4+-N比例的難調(diào)問題。本文系統(tǒng)研究了新型一體式PN-ANAMMOX工藝——SONIR工藝的性能及其支撐條件,主要研究結(jié)果如下：11半量短程硝化和厭氧氨氧化單元具有高效性和穩(wěn)定性,用作SONIR工藝的組成單元是可行的。半量短程硝化單元的的最高氨氮負(fù)荷(ANL)、最高氨氮轉(zhuǎn)化速率(ARR)和最高亞硝氮積累速率(NiAR)分別為7.0 kg N·m-3·d-1、3.79 kg N·m-3·d-1和3.22 kgN·m-3·d-1,所取得的短程硝化容積效能已達(dá)到目前文獻(xiàn)報道的先進(jìn)水平(NL=5.9kg N·m3·d-1,ARR=3.1 kg N·m-3·d-1);半量短程硝化單元具有較高的目標(biāo)產(chǎn)物選擇率,亞硝氮積累率為(91.83+2.98)%。厭氧氨氧化單元的最高容積總氮負(fù)荷和總氮去除速率分別為NL=11.00 kg N·m-3·d-1和NRR=8.68 kgN·m-3·d-1,所取得的厭氧氨氧化容積效能已達(dá)到目前文獻(xiàn)報道的先進(jìn)水平(NL=9.5 kg N·m-3·d-1)。半量短程硝化單元的容積氨氮負(fù)荷在2.71～7.00范圍內(nèi)波動,其效能穩(wěn)定性良好；厭氧氨氧化單元的容積總氮負(fù)荷在3.99-11.00范圍內(nèi)波動,其效能穩(wěn)定性良好�；|(zhì)比(NH4+-N:NO2--N)可對厭氧氨氧化單元的運行性能產(chǎn)生顯著影響,基質(zhì)NH4+-N和NO2--N之比值偏離理論值(NH4+-N:NO2--N=1:1.32)越大,對厭氧氨氧化容積效能的影響越顯著。限制性基質(zhì)的轉(zhuǎn)化不受基質(zhì)比影響,亞硝氮的生物毒性強于氨氮,在NH4+-N:NO2--N=1:3的條件下,厭氧氨氧化單元的容積效能最低,為3.59 kgN·m-3·d-1,與最高容積效能8.68 kg N·m-3·d-1相比,降低58.64%。在SONIR工藝操作中,宜使N02--N成為限制性基質(zhì),控制NO2--N/NH4+-N值≈1,以降低亞硝氮的生物毒性對SONIR工藝性能的影響。2) SONIR工藝具有高效性,其容積氨氮負(fù)荷和容積總氮去除速率分別可達(dá)7.86 kg N·m-3·d-1和2.91 kg N·m-3·d-1。在進(jìn)水氨氮濃度為563.73+7.81 mg.L-1,HRT為4.0h,氣水比為120,供氧速率為216.0 kg O2·m-3·d-1,容積負(fù)荷為3.38±0.04 kg N·m-3·d-1的工況下,SONIR反應(yīng)器的最高容積總氮去除速率和總氮去除率分別為2.68kg N·m-3·d-1和78.11%,效能指標(biāo)位于同類工藝前列。3)與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比,SONIR工藝的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢顯著。它是全自養(yǎng)型生物脫氮工藝,無需外加碳源,主要工藝物耗是氧耗和堿耗。SONIR工藝的氧利用率為(3.01士0.14)%,仍需優(yōu)化提高；SONIR工藝的Alk/N比為4.1 1士0.14gCaCO3/gNH4+-N,與兩段式PN-ANAMMOX工藝相比,堿耗節(jié)省48.11%。4) SONIR工藝的適宜操作參數(shù)為：進(jìn)水氨氮濃度289.00～565.00 mg·L-1; HRT4～6h;容積氨氮負(fù)荷2.0～4.0 kg N·m～3·d-1';供氧速率187.2 kgO2·m-3·d-1～216.0 kg O2·m-3·d-1,對應(yīng)的氣水比為104-120。5) SONIR工藝的優(yōu)勢功能菌屬主要為Nitrosmonas、Kuenenia和Brocadia。在顆粒污泥中,AOB與AnAOB的空間分布呈現(xiàn)“分居”模式和“同居”模式。 “分居”模式中,AOB主要分布于顆粒污泥的外層,AnAOB主要分布于顆粒污泥的內(nèi)部；“同居”模式中,AOB與AnAOB相伴混雜分布于顆粒污泥中。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703.1

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本文編號：1276309