發(fā)布時(shí)間：2019-10-11 22:41

【摘要】：傳統(tǒng)生物脫氮工藝在富營養(yǎng)化廢水處理中發(fā)揮了重要作用。然而,脫氮過程需要投加甲醇等電子供體以及補(bǔ)充堿度。SANI工藝以硫元素作為生物脫氮過程中電子傳遞的介體,利用異養(yǎng)型硫酸鹽還原細(xì)菌和硫自養(yǎng)型反硝化細(xì)菌較好地解決了上述兩個(gè)問題。但是,SANI工藝的正常運(yùn)行要求廢水S/N比在1.6以上,受限于高濃度硫化物對微生物的毒害作用以及前置厭氧工藝產(chǎn)生惡臭等因素,該工藝目前只適用于低濃度氨氮廢水的處理。本文通過將生物電化學(xué)系統(tǒng)(BES)與SANI工藝耦合,將微生物電解池(MEC)和電化學(xué)活性反硝化細(xì)菌引入SANI工藝,以實(shí)現(xiàn)BES-SANI耦合工藝對高濃度氨氮廢水的處理。本文構(gòu)建了BES-SANI耦合生物脫氮體系,并對回流比、廢水pH、外加電壓等關(guān)鍵操作條件進(jìn)行了優(yōu)化。研究結(jié)果表明:在TOC為600 mg/L,NH_4~+-N為214.6mg/L的條件下,確定在回流比3:1,pH8.0,外加電壓0.3 V的最優(yōu)條件下,BES-SANI耦合體系的脫氮速率為46.5gm~(-3) day-1,比SANI工藝(31.4gm~(-3) day-1)高48.1%,證明BES耦合SANI工藝能顯著提高廢水的脫氮效率。通過改變廢水的硫酸鹽含量,對BES-SANI耦合生物脫氮體系在不同S/N配比條件下的運(yùn)行狀況進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明:在TOC為600mg/L、NH_4~+-N為214.6mg/L、外加電壓為0.3 V的條件下,當(dāng)S/N為SANI工藝的理論值時(shí),TN去除率約為41.0%,體系剩余污泥產(chǎn)量得到有效控制;當(dāng)S/N為SANI工藝的0.6倍時(shí),TN去除率約為43.9%,體系剩余污泥產(chǎn)量略有增加;當(dāng)S/N為SANI工藝的0.3倍時(shí),TN去除率約為56.8%,但反硝化過程中的污泥大量蓄積。由此說明:BES的陰極電極可以替代部分S2-成為反硝化過程的電子供體,提高脫氮效率的同時(shí),降低SANI工藝SO_4~(2-)的投加量。通過對BES-SANI耦合體系脫氮機(jī)理的探討,表明:在高濃度氨氮廢水的處理過程中,當(dāng)S/N≈1.5時(shí),脫氮主要依靠以硫?yàn)殡娮咏轶w的自養(yǎng)反硝化作用,但過高的硫濃度會對微生物造成毒害,限制脫氮效率的提高;當(dāng)S/N≈1時(shí),脫氮主要依靠以硫和電極為電子介體的自養(yǎng)反硝化作用,SANI工藝中因?yàn)榱虻臏p少而缺失的電子介體通過BES中的電極得到補(bǔ)償;當(dāng)S/N≈0.5時(shí),脫氮主要依靠以有機(jī)碳源為電子供體的異養(yǎng)反硝化作用,抑制了SANI工藝中自養(yǎng)型反硝化細(xì)菌的脫氮作用。綜上所述,在BES的輔助下,可將SANI工藝拓展應(yīng)用到高濃度氨氮廢水的處理中去。
【圖文】：

＿＾逡逑＃泥逡逑圖１．２ａ）三級生物脫氮系統(tǒng)；ｂ）兩級生物脫氮系統(tǒng)；Ｃ）一級生物脫氮系統(tǒng)⑴逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋ａ）邋Ｔｈｒｅｅ－ｓｔａｇｅ邋ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ；邋ｂ）邋Ｔｗｏ－ｓｔａｇｅ邋ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ逡逑ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ；邋ｃ）邋Ｏｎｅ－ｓｔａｇｅ邋ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑生物脫氮法發(fā)展至今，研究者們?nèi)栽诓粩嗟貙ζ溥M(jìn)行優(yōu)化。工程應(yīng)用中，需逡逑要根據(jù)實(shí)際情況的不同，優(yōu)選不同工藝，優(yōu)化操作條件，，才能達(dá)到廢水處理的目逡逑標(biāo)。逡逑１．２．１邋Ａ／Ｏ邋法逡逑目前，傳統(tǒng)生物脫氮工藝中最為常用的是Ａ／０法，即缺氧－好氧生物脫氮法。逡逑上文提到的生物脫氮系統(tǒng)都是按照有機(jī)物的好氧生物氧化、硝化、反硝化的順序逡逑進(jìn)行的，在硝化過程中都需要投加額外的堿度，而在反硝化階段則又需要投加有逡逑機(jī)物，這在一定程度上提高了廢水處理的成本。逡逑５逡逑

逡逑排泥逡逑圖１．３缺氧－好氧生物脫氮過程示意圖⑴逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋Ａ／Ｏ邋ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑Ａ／Ｏ法以一定比例把硝化反應(yīng)器的出水回流到前置的反硝化反應(yīng)器中，反硝逡逑化細(xì)菌在厭氧或缺氧的條件下，以進(jìn)水中的有機(jī)物作為碳源，以回流中的Ｎ0３－逡逑等作為電子受體，進(jìn)行反硝化反應(yīng)。這樣的工藝流程既不需要向反硝化過程投加逡逑甲醇等有機(jī)碳源，也可以減少硝化過程中的有機(jī)負(fù)荷，節(jié)省曝氣和堿度的投加。逡逑反硝化過程中，還原１邋ｍｇ的Ｎ０３－－Ｎ能產(chǎn)生３．７５邋ｍｇ的堿度，而在硝化過程逡逑中，氧化ｌｍｇ的ＮＨ４＋－Ｎ，使其轉(zhuǎn)化為ＮＯｆ－Ｎ，需消耗７．１４ｍｇ的堿度，這說明逡逑反硝化過程中產(chǎn)生的堿度無法完全補(bǔ)償硝化過程消耗的堿度［１］。然而，由于實(shí)際逡逑處理的廢水往往含有一定的堿度
【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】：2017
【分類號】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2547719