【摘要】： 玉米、大豆、小麥、薯類等農(nóng)產(chǎn)品加工利用過程中,會(huì)產(chǎn)生大量廢水,這類廢水不僅有機(jī)物濃度高,而且還含有高濃度硫酸鹽和氨氮。研究人員對(duì)高硫酸鹽廢水的厭氧處理工藝和設(shè)備進(jìn)行了廣泛研究,但在厭氧處理過程中,硫酸鹽會(huì)轉(zhuǎn)化成有毒且對(duì)設(shè)備腐蝕性強(qiáng)的硫化物,氨氮也不能有效去除,需經(jīng)過進(jìn)一步處理才能有效解決農(nóng)產(chǎn)品加工廢水污染問題。目前采用的傳統(tǒng)好氧生物脫氮除硫工藝,存在著工藝復(fù)雜、投資和運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)。尋求低成本、高效率的先進(jìn)廢水處理工藝,對(duì)農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)的發(fā)展具有重要意義。 好氧顆粒污泥工藝是近年來發(fā)展起來的污水處理新工藝,與傳統(tǒng)的絮狀活性污泥相比,具有容積負(fù)荷高、沉降性能好、占地小、投資低等優(yōu)點(diǎn)。由于顆粒污泥對(duì)溶解氧傳質(zhì)的限制,使好氧顆粒污泥內(nèi)部形成好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū),可使好氧和厭氧微生物在顆粒內(nèi)部共存,實(shí)現(xiàn)多種污染物的同步去除,具有良好的發(fā)展前景。 本研究利用好氧顆粒污泥的特點(diǎn),進(jìn)行了脫氮除硫好氧顆粒污泥的培養(yǎng)及特性研究,并重點(diǎn)對(duì)其脫氮除硫的過程及影響因素進(jìn)行了研究,為好氧顆粒污泥在農(nóng)產(chǎn)品加工廢水處理中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。 主要研究結(jié)果如下: (1)在SBR反應(yīng)器中對(duì)脫氮除硫好氧顆粒污泥的培養(yǎng)和污泥特性進(jìn)行了研究。以厭氧顆粒污泥為接種污泥,采用人工配制的含硫化物和氨氮的有機(jī)廢水,通過控制運(yùn)行條件,在21d內(nèi)可培養(yǎng)出脫氮除硫好氧顆粒污泥。好氧顆粒污泥粒徑以1～1.5mm為主,SVI為30～40mL/g,微生物組成以短桿菌為主,外部包裹大量絲狀菌。進(jìn)水硫化物、COD和NH_4~+-N濃度分別保持在50mg/L、550mg/L和55mg/L時(shí),好氧顆粒污泥對(duì)硫化物、COD和NH_4~+-N的去除率分別達(dá)到99%、80%和99%以上。 (2)研究了硫化物對(duì)好氧顆粒污泥脫氮除硫效果和污泥穩(wěn)定性的影響。當(dāng)進(jìn)水COD和NH_4~+-N濃度分別保持在550mg/L和55mg/L時(shí),硫化物濃度從50mg/L逐步提高到300mg/L時(shí),硫化物去除率一直保持在99%以上,COD和NH_4~+-N的去除率在提高濃度初期略有下降,但下降幅度不大,經(jīng)過一周左右的恢復(fù),COD和NH_4~+-N去除率又可分別達(dá)到80%和99%以上。但硫化物濃度超過100mg/L時(shí),引起絲狀菌過度繁殖,SVI大于100mL/g,系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。 (3)對(duì)脫氮除硫好氧顆粒污泥的微生物種群進(jìn)行了研究。PCR-DGGE分析結(jié)果表明,穩(wěn)定運(yùn)行期,脫氮除硫好氧顆粒污泥中微生物種群比較豐富,其結(jié)構(gòu)也比較穩(wěn)定。微生物群落以β-變形菌(β-proteobacterium)和擬桿菌(Uncultured Bacteroidetes bacterium)為主,分別占總數(shù)的27.27%和18.18%。優(yōu)勢(shì)菌群有反硝化細(xì)菌(Thauera sp.)、異氧硝化反硝化細(xì)菌(pseudomonas alcaligenes)及發(fā)硫菌屬(Uncultured Thiothrix sp.)等。 (4)對(duì)好氧顆粒污泥的脫氮除硫過程及影響因素進(jìn)行了研究。SBR反應(yīng)系統(tǒng)中的脫氮途徑包括硝化反硝化、同步硝化反硝化和異養(yǎng)硝化反硝化;硫化物主要是通過發(fā)硫菌屬(UnculturedThiothrix sp.)的生物氧化作用去除的。DO對(duì)好氧顆粒污泥脫氮除硫的效果有顯著影響。 (5)對(duì)高硫化物濃度下,好氧顆粒污泥仍能高效脫氮的原因進(jìn)行了分析。硫化物的氧化去除主要發(fā)生在反應(yīng)開始前30min,而氨氮的去除主要發(fā)生在30～120min。在高進(jìn)水硫化物濃度下,SBR系統(tǒng)仍表現(xiàn)出良好的脫氮效果,是由硫化物比氨氮快速氧化的特點(diǎn)及好氧顆粒污泥的層狀結(jié)構(gòu)決定的。 (6)對(duì)好氧顆粒污泥的傳質(zhì)及動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。DO和硫化物的傳質(zhì)對(duì)硝化反硝化脫氮影響較大,而氨氮的傳質(zhì)對(duì)其去除速率影響較小。好氧顆粒污泥對(duì)COD和NH_4~+-N去除的動(dòng)力學(xué)模型分別為:
【圖文】：

A2/O工藝流程圖

通過間歇試驗(yàn)確定了硫氮比和硫化物濃度是該技術(shù)最關(guān)鍵的兩個(gè)影響因素，試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，，硫氮比為 5/3，硫化物濃度上限為 300mg/L；連續(xù)流試驗(yàn)結(jié)果表明，在硫氮比為 5/3 時(shí)，進(jìn)化物濃度為 200mg/L 時(shí)，單質(zhì)硫生成率和反硝化率分別可達(dá) 90%和 80%左右[12]。據(jù)此還提同步脫硫脫氮工藝系統(tǒng)示意圖，如圖 1-4 所示[65,68]。+4NH2 4CODSO
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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1 姜昕;馬鳴超;李俊;魯安懷;鐘佐q

本文編號(hào)：2624147