【摘要】：海洋Anammox作為Anammox的一個(gè)分支,自從被發(fā)現(xiàn)以來(lái)備受關(guān)注,利用海洋Anammox具有較高的耐鹽性,對(duì)于高鹽廢水的處理有著良好的優(yōu)勢(shì)和前景。本文研究分析了海洋Anammox反應(yīng)器處理含海水污水的脫氮特性及其動(dòng)力學(xué)特性,取得以下結(jié)果:采用厭氧序批式生物反應(yīng)器(ASBR)反應(yīng)器,研究了不同溫度對(duì)海洋Anammox菌處理含海水污水脫氮效能的影響,并利用修正的Logistic模型模擬不同溫度下海洋Anammox菌的動(dòng)力學(xué)特性。結(jié)果表明,在25~35℃之間,溫度對(duì)反應(yīng)器的脫氮效能影響不大,總氮去除率(TNRE)基本保持在(82±2)%,總氮容積負(fù)荷去除速率(TNRR)穩(wěn)定在(0.62±0.01)kg·(m3·d)-1;在20℃時(shí),TNRE從起初的59%經(jīng)過(guò)13天上升到79%,說(shuō)明在此溫度下,海洋Anammox菌仍然具有較強(qiáng)的脫氮能力,反應(yīng)器在較低溫處理含海水污水具有較好的發(fā)揮潛能;然而當(dāng)溫度降到15℃和10℃時(shí),反應(yīng)器的脫氮效能受到明顯的抑制,TNRE分別下降至(40±8)%和(11±4)%,TNRR也下降至(0.30±0.04)kg·(m3·d)-1和(0.08±0.03)kg·(m3·d)-1。根據(jù)Arrhenius方程得到,在25~35℃時(shí),海洋Anammox反應(yīng)的活化能為26 kJ·mol-1,在10~25℃時(shí),海洋Anammox反應(yīng)的活化能為76 kJ·mol-1。此外,通過(guò)Logistic模型對(duì)海洋Anammox脫氮進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,得到不同溫度下NRE和出水總氮濃度(ceff)的預(yù)測(cè)公式,相關(guān)系數(shù)R2在0.9668~0.9957之間。采用ASBR反應(yīng)器,研究了pH沖擊對(duì)海洋Anammox菌處理含海水污水脫氮效能的影響,并利用Andrew模型和Ratkowsky模型模擬pH沖擊下海洋Anammox菌的脫氮過(guò)程。結(jié)果表明,當(dāng)pH在7~8時(shí),反應(yīng)器的脫氮效果最佳,氨氮去除負(fù)荷(NRR)穩(wěn)定在(0.30±0.04)kg·(m3·d)-1,總氮去除率(TNRE)在(76.73±5.74)%;當(dāng)pH為8.5時(shí),游離氨(FA)的平均濃度為14.22 mg·L-1,該FA濃度對(duì)NRR的影響較小,NRR仍維持在(0.30±0.02)kg·(m3·d)-1左右,但是NO2--N在pH的直接影響下出現(xiàn)了積累,不能夠完全去除,此條件不利于反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行;當(dāng)pH為6.5和9時(shí),FA濃度分別為0.22 mg·L-1和37.84 mg·L-1,NRR分別低至(0.10±0.02)kg·(m3·d)-1和(0.15±0.02)kg·(m3·d)-1,且TNRE僅為(23.04±9.88)%和(42.12±5.52)%。海洋Anammox菌在堿性條件下的耐受性強(qiáng)于酸性條件。采用修正的Andrew模型進(jìn)行擬合,得到了NRR與FA之間的相互關(guān)系,同時(shí)還可以得到NRRmax、ks和kI等參數(shù),對(duì)于表征海洋厭氧氨氧化菌的脫氮過(guò)程具有實(shí)際意義。采用ASBR反應(yīng)器通過(guò)改變單一基質(zhì)濃度分別研究了NH4+-N和NO2--N濃度對(duì)海洋厭氧氨氧化菌脫氮效能的影響及其動(dòng)力學(xué)特性。結(jié)果表明,保持進(jìn)水NO2--N為105.6 mg·L-1,當(dāng)進(jìn)水NH4+-N濃度提高至1200 mg·L-1時(shí),海洋厭氧氨氧化反應(yīng)器仍保持較好的脫氮能力,未受到明顯的抑制作用,NO2--N的去除率穩(wěn)定在80.70%左右;當(dāng)進(jìn)水NO2--N濃度提高至265.6 mg·L-1時(shí),反應(yīng)器開(kāi)始受到明顯的抑制作用,NH4+-N的去除率下降至63.01%左右,隨著進(jìn)水NO2--N濃度繼續(xù)提高至305.6 mg·L-1時(shí),NH4+-N的去除率進(jìn)一步下降至43.93%左右。利用Haldane模型和Aiba模型擬合NH4+-N和NO2--N抑制作用的動(dòng)力學(xué)特性,得到了NRRmax、Ks、Ki三個(gè)動(dòng)力學(xué)參數(shù)及出水基質(zhì)濃度與總氮容積負(fù)荷(TNRR)之間的關(guān)系,根據(jù)進(jìn)一步分析可知,Haldane模型更適合描述NH4+-N抑制作用下的動(dòng)力學(xué)特性,Aiba模型更適合描述NO2--N抑制作用下的動(dòng)力學(xué)特性,并得到NH4+-N和NO2--N的出水抑制濃度分別為3898.625 mg·L-1和287.208 mg·L-1,為海洋厭氧氨氧化菌處理含海水污水提供了理論依據(jù)。
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【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：X703;X172

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2439936