本文關(guān)鍵詞：厭氧氨氧化的穩(wěn)定性及其與自養(yǎng)脫硫反硝化耦合工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：厭氧氨氧化工藝相比于傳統(tǒng)生物脫氮工藝具有節(jié)約能耗、無需外加碳源、污泥產(chǎn)量低等優(yōu)勢,逐漸成為目前最為經(jīng)濟高效的生物脫氮技術(shù)之一。然而,厭氧氨氧化菌對環(huán)境條件的敏感性限制了該工藝的推廣應(yīng)用。高氨氮廢水中硫化物的處理通常與脫氮工藝分開進行,導(dǎo)致工藝更為復(fù)雜、能耗更高、占地面積更大。本文考察了四季氣溫變化對厭氧氨氧化工藝脫氮性能、穩(wěn)定性以及污泥顆粒特性的影響；探究了不同類型、不同強度、不同沖擊時間的瞬時沖擊對厭氧氨氧化工藝穩(wěn)定性的作用；完成了厭氧氨氧化與自養(yǎng)型脫硫反硝化耦合工藝的啟動與穩(wěn)定運行,實現(xiàn)了將氮素轉(zhuǎn)化為氮氣的同時將硫化物氧化為硫單質(zhì)的同步脫氮除硫目標。主要結(jié)果如下：(1)厭氧氨氧化反應(yīng)器在不設(shè)溫控設(shè)施的實驗室內(nèi)成功運行330 d；當溫度從31.2℃下降至2.5℃時,總氮去除率、總氮負荷和總氮去除負荷分別從91.2%, 13.5 kg N m-3 d-1和11.7 kg Nm-3d-1下降至49.4%,1.34kg N m-3 d-1和0.91 kg N m-3 d-1,脫氮性能可在溫度回升后逐漸恢復(fù)；由于溫度變化,工藝穩(wěn)定性出現(xiàn)波動且冬季穩(wěn)定性最差；比污泥活性(SAA)在低溫時降至5.27±2.2 mg TN g-1 VSS d-1;顆粒污泥沉降性能在溫度降低后變差,為57.8～63.5 m h-1,同時顆粒形狀更加不規(guī)則,粒徑更小,污泥呈現(xiàn)棕褐色,血紅素c(heme c)含量下降；胞外聚合物(EPS)含量在進入冬季后增大；生物量是反應(yīng)器在變溫條件下成功運行的關(guān)鍵因素。(2)采用穩(wěn)態(tài)進水的1.5倍和2倍基質(zhì)濃度,Cu(Ⅱ)對厭氧氨氧化的IC25(5.95mg L-1)和IC50(12.9mg L-1),穩(wěn)態(tài)水力停留時間(HRT)的2/3倍和1/2倍作為沖擊條件,分別進行單因子、雙因子、三因子組合的瞬時沖擊,探索了厭氧氨氧化工藝的運行穩(wěn)定性。試驗結(jié)果表明：厭氧氨氧化系統(tǒng)的穩(wěn)定性與游離氨(FA)和游離亞硝酸(FNA)濃度有關(guān)；反應(yīng)器響應(yīng)呈現(xiàn)沖擊強度/時間-效應(yīng)；面對不同類型單因子沖擊,反應(yīng)器穩(wěn)定性排序如下：基質(zhì)濃度沖擊Cu(Ⅱ)沖擊水力負荷沖擊；雙因子沖擊,對SAA沖擊效果從強到弱為：(基質(zhì)濃度+水力負荷沖擊)(基質(zhì)濃度+Cu(Ⅱ)沖擊)(水力負荷+Cu(Ⅱ)沖擊)；撤銷沖擊后,反應(yīng)器在穩(wěn)態(tài)進水條件下可恢復(fù)至沖擊前狀態(tài)。(3)完成了厭氧氨氧化與自養(yǎng)脫硫反硝化耦合工藝的啟動,測試了耦合工藝的潛能,初步確定了優(yōu)化工藝參數(shù)。采用等體積的厭氧氨氧化顆粒污泥與產(chǎn)甲烷顆粒污泥可成功啟動該耦合工藝。最大氮去除負荷為4.00 kg N m-3 d-1,最大硫去除負荷為2.39 kg Sm-3d-1;進水NH4+-N:S2--S和NO2--N:S2--S比值設(shè)為1.74和2.20-2.27適宜于維持系統(tǒng)穩(wěn)定；SAA和比自養(yǎng)脫硫反硝化活性(SADD)在經(jīng)歷最初適應(yīng)期后隨著運行負荷提升而逐漸增加；耦合系統(tǒng)中heme c含量持續(xù)下降,最終穩(wěn)定在1.17μmolg-1 VSS;耦合工藝中主要微生物為Brocadiaceae和Hydrogenophilaceae。
【關(guān)鍵詞】：厭氧氨氧化 溫度 多因子沖擊 穩(wěn)定性 厭氧氨氧化-自養(yǎng)脫硫反硝化耦合工藝
【學(xué)位授予單位】：杭州師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1. 緒論13-19
• 1.1 氮素污染及控制技術(shù)13-14
• 1.1.1 氮素污染現(xiàn)狀13
• 1.1.2 生物脫氮技術(shù)及其研究進展13-14
• 1.2 厭氧氨氧化工藝失穩(wěn)因素14-15
• 1.2.1 溫度及其波動14-15
• 1.2.2 水質(zhì)瞬變15
• 1.3 硫化物污染及其控制技術(shù)15-17
• 1.3.1 硫化物污染來源與危害15
• 1.3.2 生物除硫技術(shù)與研究進展15-17
• 1.4 研究目的和意義17
• 1.5 研究內(nèi)容17-19
• 2 四季溫度變化對厭氧氨氧化工藝的影響19-39
• 2.1 材料方法20-22
• 2.1.1 試驗點設(shè)置20
• 2.1.2 反應(yīng)器、接種污泥和模擬廢水20
• 2.1.3 運行策略20-21
• 2.1.4 分析方法21
• 2.1.5 數(shù)學(xué)模型計算21-22
• 2.2 結(jié)果和討論22-38
• 2.2.1 四季溫度變化對脫氮性能的影響22-25
• 2.2.2 變溫條件下厭氧氨氧化工藝的穩(wěn)定性25
• 2.2.3 動力學(xué)模型25-29
• 2.2.4 化學(xué)計量比29-31
• 2.2.5 四季溫度變化對污泥顆粒特性的影響31-38
• 2.3 小結(jié)38-39
• 3. 基質(zhì)濃度、Cu(Ⅱ)和水力負荷對厭氧氨氧化系統(tǒng)的單獨和復(fù)合沖擊影響39-55
• 3.1 材料方法39-42
• 3.1.1 接種污泥和實驗設(shè)置39
• 3.1.2 穩(wěn)定期運行條件39-40
• 3.1.3 單因子沖擊試驗40
• 3.1.4 雙因子和三因子復(fù)合沖擊試驗40-41
• 3.1.5 分析方法41-42
• 3.2 結(jié)果和討論42-54
• 3.2.1 厭氧氨氧化反應(yīng)器對不同沖擊的響應(yīng)42-48
• 3.2.2 游離氨(FA)和游離亞硝酸(FNA)所起的作用48-52
• 3.2.3 SAA的沖擊響應(yīng)及恢復(fù)52-54
• 3.3 小結(jié)54-55
• 4. 厭氧氨氧化與自養(yǎng)脫硫反硝化耦合工藝研究55-75
• 4.1 材料方法56-60
• 4.1.1 接種污泥和模擬廢水56-57
• 4.1.2 反應(yīng)器啟動與運行57
• 4.1.3 批次試驗57-58
• 4.1.4 分析方法58
• 4.1.5 計算分析方法58-59
• 4.1.6 微生物種群59-60
• 4.2 結(jié)果和討論60-74
• 4.2.1 反應(yīng)器中厭氧氨氧化性能和硫化物的去除60-65
• 4.2.2 基質(zhì)比對反應(yīng)的影響65-66
• 4.2.3 厭氧氨氧化和自養(yǎng)脫硫反硝化對于反應(yīng)器運行的貢獻率66-67
• 4.2.4 生物特性驗證67
• 4.2.5 SAA和SADD的變化67
• 4.2.6 EPS含量變化67-70
• 4.2.7 Heme c含量變化70-71
• 4.2.8 微生物群落結(jié)構(gòu)分析71-74
• 4.3 小結(jié)74-75
• 5. 結(jié)論、創(chuàng)新點與啟示75-77
• 5.1 結(jié)論75-76
• 5.2 創(chuàng)新點、啟示76-77
• 參考文獻77-86
• 個人簡介86
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的主要成果86-89

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本文編號：262912