【摘要】： 隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展,大量高濃度氨氮和硫酸鹽有機(jī)污染廢水排入自然水體導(dǎo)致全球水污染日益嚴(yán)重,廢水除氮和脫硫問題逐漸成為污水處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。研究出一套高效的生物脫氮除硫技術(shù),改善現(xiàn)有的水環(huán)境,具有較高的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 本文將好氧硝化/厭氧硫酸鹽還原-厭氧脫硫反硝化聯(lián)合工藝應(yīng)用于同步生物脫氮除硫:分別啟動(dòng)三種不同形式的反應(yīng)器并對三個(gè)單元的運(yùn)行影響因素、處理效能及反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探討;采用適合的操作參數(shù)優(yōu)化運(yùn)行各反應(yīng)器;將獨(dú)立穩(wěn)定運(yùn)行的三種反應(yīng)器聯(lián)合起來協(xié)調(diào)處理硫酸鹽有機(jī)廢水和氨氮廢水,實(shí)現(xiàn)了氮、硫和碳的高效去除。 以高負(fù)荷富集方式成功啟動(dòng)容積為2.26L的好氧硝化反應(yīng)器,溶解氧為0.7mg/L、pH值為8~9、溫度為35oC、進(jìn)水氨氮不大于600mg/L利于反應(yīng)器內(nèi)亞硝化效果的穩(wěn)定,為了保證整體處理工藝的協(xié)調(diào)運(yùn)行,調(diào)整并優(yōu)化好氧硝化反應(yīng)器,氨氮去除率和亞硝酸鹽生成率分別達(dá)98.8%和64.2%。 用低負(fù)荷富集培養(yǎng)的方法成功啟動(dòng)容積為5.01L的厭氧硫酸鹽還原生物膜反應(yīng)器,進(jìn)水pH值不小于7.5、水力停留時(shí)間為6.2~10.2h、進(jìn)水硫酸鹽為1500~1800mg/L、進(jìn)水有機(jī)碳與硫酸鹽之比大于0.45利于硫酸鹽和有機(jī)碳的高效去除及出水高濃度硫化物的保持。優(yōu)化運(yùn)行厭氧硫酸鹽還原反應(yīng)器,硫酸鹽和有機(jī)碳去除率分別達(dá)90.6%和87%,硫化物生成率可達(dá)91.5%。硫酸鹽還原菌與產(chǎn)甲烷菌爭奪共同的底物有機(jī)碳時(shí),由于硫酸鹽還原菌對有機(jī)碳有較高親和力而在競爭中取勝。硫酸鹽還原菌降解硫酸鹽速率不符合Monod雙曲飽和型曲線,而符合Hill變構(gòu)模型的S型曲線。 以低負(fù)荷富集培養(yǎng)方式成功啟動(dòng)容積為3.52L的厭氧脫硫反硝化生物膜反應(yīng)器,進(jìn)水亞硝酸鹽為20~80mgN/L、有機(jī)碳小于100mg/L、葡萄糖為碳源、硫化物為200~300mg/L、無機(jī)碳為100~150mg/L、水力停留時(shí)間為9.5~2.67h利于硫化物向單質(zhì)硫的轉(zhuǎn)化以及各種污染物質(zhì)的高效去除。進(jìn)水中有硫酸鹽和氨氮會(huì)降低硫化物和硝酸鹽的去除率。亞硝酸鹽對電子供體的競爭力大于硝酸鹽。根據(jù)調(diào)整后預(yù)處理反應(yīng)器出水中各物質(zhì)的比例,調(diào)整脫硫反硝化反應(yīng)器的運(yùn)行,硫化物、有機(jī)碳、亞硝酸鹽及硝酸鹽的去除率分別達(dá)到95.9%、81.9%、99.9%和99.9%。 在兼養(yǎng)脫硫反硝化反應(yīng)器中,硫化物和有機(jī)碳均以硝酸鹽和亞硝酸鹽作為電子供體,最終轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫、二氧化碳和氮?dú)�。單質(zhì)硫轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的速率低于硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫的速率,因此單質(zhì)硫在反應(yīng)器內(nèi)累積。有機(jī)碳和硫化物共同將高濃度的亞硝酸鹽還原為氮?dú)?降低了硫化物和亞硝酸鹽對微生物的抑制,使反應(yīng)容易進(jìn)行。反應(yīng)器底部填料附著微生物量和種類多于頂部,填料外層微生物量和種類多于內(nèi)層,底部外層絲狀菌、球菌和短桿菌為優(yōu)勢菌種,底部內(nèi)層桿菌為優(yōu)勢菌種,頂部外層以球菌為優(yōu)勢菌種,頂部內(nèi)層以長桿菌為優(yōu)勢菌種。反應(yīng)器內(nèi)不同部位填料上附著大量不同種類的微生物是脫硫反硝化反應(yīng)器能夠處理成分復(fù)雜的廢水并取得較高污染物去除率的主要原因。 將好氧硝化反應(yīng)器、厭氧硫酸鹽還原反應(yīng)器和厭氧脫硫反硝化反應(yīng)器按照工藝流程連接,氨氮、硫酸鹽及有機(jī)碳去除率分別為99.8%、91.5%和97.5%。對進(jìn)出反應(yīng)系統(tǒng)的氮、硫和碳元素進(jìn)行物料平衡計(jì)算,檢測原因和微生物同化作用造成的氮、硫和碳元素誤差分別為3.3%、5.4%和3.8%。
【圖文】：

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與工藝流程2.1.1 工藝流程將同步脫氮除硫工藝分為 A、B、C 三個(gè)階段：A 段，，好氧硝化階段；B 段，厭氧硫酸鹽還原階段；C 段，厭氧脫硫反硝化階段。在好氧硝化階段，控制溶解氧量(DO)等影響參數(shù)，使反應(yīng)器內(nèi)的NH4+發(fā)生硝化反應(yīng)，硝化產(chǎn)物以NO2-為主。在厭氧硫酸鹽還原階段，應(yīng)用SRB將SO42-還原為S2-而不是H2S，并將有機(jī)物部分去除。在厭氧脫硫反硝化階段，應(yīng)用兼養(yǎng)脫硫反硝化微生物，以硫酸鹽還原階段出水中的S2-和TOC為電子供體，以硝化階段出水中的NO2-和NO3-為電子受體，將S2-最終轉(zhuǎn)化為S而非SO42-，將NO2-和NO3-還原為N2。實(shí)驗(yàn)工藝流程見圖 2-1。硫酸鹽有機(jī)廢水

器單獨(dú)運(yùn)行階段，為了優(yōu)化整體工藝，使其取得較好對各種參數(shù)對每種反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響進(jìn)行分析并反應(yīng)器。進(jìn)水用人工配水，自來水稀釋分析純藥品提供進(jìn)水內(nèi)所需長所需其它微量元素，具體藥品和用途見表 2-1。裝置藝流程，整套聯(lián)合工藝中運(yùn)用三種不同形式的反應(yīng)器應(yīng)器、厭氧硫酸鹽還原生物膜反應(yīng)器和厭氧脫硫反硝氧硝化裝置化階段采用完全混合式曝氣池，見圖 2-2。溶解氧測定儀
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：X703

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