【摘要】：隨著人們經(jīng)濟(jì)生活水平的提高,氮素的污染嚴(yán)重影響了水體環(huán)境和人類的健康,解決氮素污染問題已迫在眉睫。當(dāng)前的脫氮工藝主要以傳統(tǒng)的硝化-反硝化為主,存在占地面積大、處理費(fèi)用高等問題。以短程硝化與厭氧氨氧化為核心的自營養(yǎng)脫氮技術(shù)與傳統(tǒng)的硝化-反硝化技術(shù)相比,可節(jié)省62.5%的曝氣量和100%的碳源,但該技術(shù)需實(shí)現(xiàn)好氧氨氧化菌和厭氧氨氧化菌的共存,且厭氧氨氧化菌世代周期長、對環(huán)境敏感、富集困難等因素限制了其應(yīng)用。研究表明,磁場能夠誘導(dǎo)厭氧氨氧化菌的富集,提高厭氧氨氧化菌的活性。但是目前采用的外加磁場方式存在隨距離的增加磁場強(qiáng)度衰退明顯的現(xiàn)象,很難在反應(yīng)器內(nèi)形成穩(wěn)定、均勻的磁場分布。反應(yīng)器內(nèi)加磁技術(shù)相較于外加磁場技術(shù)具有磁場均勻,污泥沉降性能好,易于富集厭氧氨氧化菌等優(yōu)勢,但也存在磁粉易流失,磁場強(qiáng)度偏低等問題。這也制約了磁場強(qiáng)化自營養(yǎng)脫氮技術(shù)的發(fā)展。因此,本試驗(yàn)對新型的高磁場強(qiáng)度磁性顆粒的制備方法進(jìn)行了研究,選取影響磁性顆粒磁場強(qiáng)度的五個主要因素偶聯(lián)劑、粘合劑、磁粉配比、粒徑大小、充磁時間開展單因素試驗(yàn)與響應(yīng)面分析,結(jié)果顯示選擇鈦酸酯偶聯(lián)劑、聚乙烯醇/海藻酸鈉粘合劑、納米Fe3O4添加量為5%、粒徑大小為2mm、充磁時間為60min為最優(yōu)的制備條件,制備出的磁性顆粒的磁場強(qiáng)度能夠達(dá)到0.85m T。對磁性顆粒的掃描電鏡圖顯示顆粒比表面積大,能夠?yàn)槲⑸锏母街峁┹d體。以前期試驗(yàn)培養(yǎng)的厭氧氨氧化菌污泥為試驗(yàn)對象,研究了磁性顆粒投加量對厭氧氨氧化污泥的比氨氧化速率和脫氫酶活性的影響。在磁性顆粒投加量為0mg/L-50mg/L之間時,隨著投加量的增加,厭氧氨氧化污泥的比氨氧化速率和脫氫酶活性呈現(xiàn)均呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律。當(dāng)投加量為30mg/L時,厭氧氨氧化污泥的最大比氨氧化速率和脫氫酶活性達(dá)到最大值,分別為225mgN/(g VSS·d)、39mg TF/(L·h)。實(shí)驗(yàn)中采用對比實(shí)驗(yàn)研究了磁性顆粒對自營養(yǎng)脫氮反應(yīng)器啟動的影響規(guī)律。啟動反應(yīng)器R1(未投加磁性顆粒)、反應(yīng)器R2(投加磁性顆粒30mg/L)兩個SBR反應(yīng)器,結(jié)果表明R1、R2均能成功啟動自營養(yǎng)脫氮體系,啟動時間分別為126d,105d。穩(wěn)定運(yùn)行過程中,總氮的去除率分別為50%、65%,氮氮去除負(fù)荷分別為50、60gN/(m3·d)。在厭氧氨氧化啟動階段,高通量測序結(jié)果顯示,反應(yīng)器R2厭氧氨氧化菌的豐度高于R1,反應(yīng)器R2厭氧氨氧化的啟動時間較R1節(jié)約1/5的時間;在自營養(yǎng)脫氮體系啟動成功后,反應(yīng)器R1、R2內(nèi)厭氧氨氧化菌的豐度均小于厭氧氨氧化階段結(jié)束時,R2反應(yīng)器內(nèi)的厭氧氨氧化菌的數(shù)量仍要高于R1。反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后,對自營養(yǎng)脫氮體系的運(yùn)行特性進(jìn)行了研究。研究表明:進(jìn)水總氮負(fù)荷對自營養(yǎng)脫氮反應(yīng)器的總氮去除率有較明顯的影響,在進(jìn)水總氮負(fù)荷為200mg/L時,總氮的去除率為60%;負(fù)荷從200mg/L逐步增加到400mg/L時,出水濃度逐步升高,去除率逐步下降;負(fù)荷從200mg/L降低到100mg/L時,出水濃度下降,去除率升高,但反應(yīng)器內(nèi)的剩余DO升高,出水硝態(tài)氮的濃度升高,會抑制厭氧氨氧化菌的活性,因此進(jìn)水總氮負(fù)荷為200mg/L時能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)好氧和厭氧氨氧化菌的互利共存。當(dāng)反應(yīng)器在pH值等于8時,氨氮和總氮的去除率最大,分別能夠達(dá)到70%、60%;pH在6-8范圍內(nèi)變化時,氨氮與總氮的去除率隨pH的增加呈升高趨勢,pH值下降會抑制好氧和厭氧氨氧化菌的活性;pH由8繼續(xù)增加到9時氨氮與總氮去除率略有下降。進(jìn)水有機(jī)物濃度的變化對反應(yīng)器氨氮與總氮的處理效能有較明顯的影響,當(dāng)C/N在0-1.5范圍內(nèi)時,隨著C/N比的增加,氨氮與總氮的去除率呈現(xiàn)先增加后下降趨勢,C/N為0.5時氨氮與總氮去除率最高,去除率分別達(dá)到80%、75%,說明在一定的有機(jī)物條件下,好氧氨氧化菌、厭氧氨氧化菌、反硝化菌能夠共存于同一反應(yīng)器內(nèi),有利于自營養(yǎng)脫氮工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)C/N比提高到1.5時,厭氧氨氧化菌的活性受到嚴(yán)重的抑制,氨氮去除主要以好氧氨氧化菌的氧化為主。
【圖文】：

圖 1.1 ANAMMOX 化學(xué)反應(yīng)模型4 自營養(yǎng)脫氮技術(shù)2002 年，荷蘭大學(xué)首先提出的一種新型廢水生物脫氮工藝，即（CANON）[9]，，該工藝能夠?qū)崿F(xiàn)廢水的單級自養(yǎng)脫氮。該工藝的濃度的條件下，單個反應(yīng)器或生物膜系統(tǒng)內(nèi)，通過控制溶解氧實(shí)現(xiàn)氧化，即利用好氧氨氧化菌和厭氧氨氧化菌的協(xié)同作用將氨氮轉(zhuǎn)化中氮素污染物的過程。自營養(yǎng)脫氮工藝的反應(yīng)模型如圖 1.2 所示。完全自營養(yǎng)脫氮工藝的方程式如下所示

NdFeB 磁性顆粒強(qiáng)化自營養(yǎng)脫氮工藝啟動及運(yùn)行特性研究n de Graaf[8]提出了 ANAMMOX 化學(xué)反應(yīng)模型(如下圖)。該模型利用在該化學(xué)反應(yīng)模型中，以羥胺（NH2OH）為氧化劑，把氨氧化成一步被氧化為氮?dú)狻?3320.50.150. 26NO 0.066HCO 0.26NO 0.066CHON
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(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：2585729