【摘要】：基于短程硝化-厭氧氨氧化反應(yīng)的單級自養(yǎng)脫氮工藝是指由氨氧化細(xì)菌和厭氧氨氧化(Anammox)細(xì)菌在單個(gè)反應(yīng)器內(nèi)、相同的操作條件下,實(shí)現(xiàn)將氨氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)獾墓に?在處理高氨氮、低碳氮比廢水方面極具潛力。目前,26家污水處理廠建立了單級自養(yǎng)脫氮反應(yīng)設(shè)備。但目前運(yùn)行的單級自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器普遍存在功能菌生長慢,污泥易流失、穩(wěn)定性能差等問題。這些客觀因素導(dǎo)致單級自養(yǎng)脫氮工藝啟動(dòng)時(shí)間長,限制著工藝的應(yīng)用。 針對目前單級自養(yǎng)脫氮工藝存在的問題,本論文首先富集了厭氧氨氧化細(xì)菌,并采用低強(qiáng)度超聲波技術(shù)強(qiáng)化了厭氧氨氧化菌膠團(tuán)的活性。其次,通過碳酸氫鈉或海藻酸鈉的添加改善了聚乙烯醇凝膠載體的傳質(zhì)性能。最后,共包埋厭氧氨氧化和短程硝化污泥啟動(dòng)了單級反應(yīng)器。研究了單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)的適合條件,考察了單級自養(yǎng)脫氮性能和運(yùn)行條件對單級自養(yǎng)脫氮工藝的影響。通過熒光原位雜交(FISH)實(shí)驗(yàn)和掃描電子顯微鏡(SEM)實(shí)驗(yàn)考察了單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)內(nèi)的細(xì)菌形態(tài)、分布和增殖狀況。論文取得了一些創(chuàng)新性的研究成果,主要包括： (1)采用升流式復(fù)合床反應(yīng)器對傳統(tǒng)活性污泥進(jìn)行了厭氧氨氧化細(xì)菌的有效富集。經(jīng)過362天的培養(yǎng),進(jìn)水氨氮和亞硝酸鹽氮濃度提高到270mg N/L,總氮去除負(fù)荷達(dá)1.85kg N/m3/d。在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行階段,總氮平均去除率在85%以上。 (2)低強(qiáng)度超聲波能夠有效地提高厭氧氨氧化細(xì)菌的活性。經(jīng)超聲場強(qiáng)0.1-0.4W/cm2作用后,厭氧氨氧化細(xì)菌的活性顯著提高。經(jīng)0.3W/cm2超聲作用4分鐘,厭氧氨氧化細(xì)菌的活性提高了25.5%,促進(jìn)作用持續(xù)6天。 (3)通過碳酸氫鈉(SB)或海藻酸鈉(SA)的添加促進(jìn)了聚乙烯醇(PVA)凝膠載體的傳質(zhì)性能及包埋微生物對污染物的處理能力。聚乙烯醇-碳酸氫鈉(PVA_SB)(?)陽聚乙烯醇-海藻酸鈉(PVA_SA)凝膠載體的氨氮傳質(zhì)系數(shù)比傳統(tǒng)的PVA載體分別提高38%和29%,且兩類載體包埋短程硝化污泥的氨氧化活性比傳統(tǒng)的PVA載體分別提高了44%和30%。 (4)采用氣升式反應(yīng)裝置啟動(dòng)單級自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,成功運(yùn)行了175天,氨氮去除性能穩(wěn)定�？偟コ�(fù)荷最高達(dá)到1.66kg N/m3/d。在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行階段,總氮平均去除率為77%。從反應(yīng)器的氨氮去除效果可以看出,共包埋技術(shù)適于單級自養(yǎng)脫氮工藝,實(shí)現(xiàn)了單級自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器長期、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。 通過掃描電子顯微鏡(SEM)技術(shù)和熒光原位雜交(FISH)技術(shù)考察了微生物的分布、增殖和豐度。SEM照片顯示,與反應(yīng)器啟動(dòng)第一天時(shí)的載體內(nèi)微生物數(shù)量相比,反應(yīng)器啟動(dòng)第81天后的載體內(nèi)微生物的數(shù)量明顯增多。FISH照片顯示,氨氧化細(xì)菌形成厚厚的菌層包繞著厭氧氨氧化菌膠團(tuán)。圖像分析軟件分析,厭氧氨氧化細(xì)菌和氨氧化細(xì)菌分別占總菌的45%和40%。這表明,氨氧化細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌已經(jīng)在載體內(nèi)生長、增殖。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2700637