本文關(guān)鍵詞：新型生物膜反應(yīng)器FBBR處理污水的脫氮效果及機制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展、農(nóng)業(yè)的高強度生產(chǎn)以及城市化的人口劇增產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢水、含有殘余化肥的農(nóng)田廢水以及生活污水,這些污水未經(jīng)處理或處理不達(dá)標(biāo)排放到周圍自然水體中,加劇了水體的氮污染。氮污染不僅給城市供水帶來困擾,而且會引發(fā)周圍水域的富營養(yǎng)化。傳統(tǒng)的生物脫氮工藝大多是在活性污泥法基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,為達(dá)到預(yù)期的硝化、脫氮效果,通常需要延長曝氣時間、添加硝化液回流設(shè)備以及分別建立硝化池、反硝化池,以保證各段運行效果,工藝過程冗長復(fù)雜、運行成本較高且脫氮效果也并不理想。針對傳統(tǒng)生物脫氮工藝存在的諸多問題,本課題采用自主設(shè)計的流化床生物膜反應(yīng)器(FBBR)結(jié)合新型MFD(Multiple Fluidized Dynamic)懸浮填料處理城市生活污水,優(yōu)化該工藝各個階段運行參數(shù),并探討系統(tǒng)對有機物、氨氮、總氮的去除效果和脫氮機制。首先,考察掛膜啟動期填料結(jié)構(gòu)、填料填充比、進(jìn)水C/N比、溶解氧濃度、污泥接種方法對FBBR掛膜時間、附著生物量以及運行效果的影響。研究發(fā)現(xiàn),FBBR啟動期掛膜時間和附著生物量的主要影響因素是填料結(jié)構(gòu)和填充比。與普通PE02填料相比,投加MFD填料的FBBR掛膜時間更短(7天)、附著生物量更高(≥70mg VSS·g Carrier-1),說明MFD的多孔結(jié)構(gòu)有助于填料流化,進(jìn)而促進(jìn)填料與微生物的接觸、增加氧傳質(zhì)效率。此外,污泥接種方法也對啟動期附著生物量有影響,快速排泥法減輕了懸浮微生物與附著微生物的競爭,使附著生物量能夠穩(wěn)定增長。采用MFD填料啟動FBBR的最佳啟動條件為:填料填充率為40%、進(jìn)水C/N比10:1、溶解氧(DO)3~4mg·L-1和快速排泥法。其次,探討穩(wěn)定運行階段載體表面負(fù)荷(SALR)、水力停留時間(HRT)以及曝氣量對FBBR去除有機物、氨氮、總氮的效果以及堿度消耗的影響。結(jié)果顯示,影響系統(tǒng)有機物去除效果的主要運行條件是HRT,在最佳HRT條件(8~9h)下,提升曝氣量或降低有機負(fù)荷對COD的去除率影響不大;影響系統(tǒng)氨氮去除效果的主要運行條件是曝氣量和SALR,當(dāng)曝氣量為0.6L·min-1、SALR為3g COD·m-2·d-1時,氨氮的去除率可達(dá)71.55%;影響系統(tǒng)總氮去除效果和堿度消耗量的主要運行條件是HRT和SALR,當(dāng)HRT為8h左右、SALR為4~5g COD·m-2·d-1時,總氮的去除率可達(dá)60%以上;而HRT為6~8h、SALR為5g COD·m-2·d-1左右時,堿度的消耗量預(yù)測值低于150mg·L-1;隨著SALR的增加和HRT延長,堿度消耗量呈上升趨勢。穩(wěn)定運行階段,FBBR運行參數(shù)優(yōu)化方案為:SALR為4.18g COD·m-2·d-1,HRT為8h,曝氣量為1.66L·min-1(或氣水比為35:1)。該方案預(yù)測COD的去除率為92.61%,氨氮去除率為84.63%,總氮去除率為67.93%,堿度的消耗量為128.74mg·L-1,與實際運行結(jié)果相差不大,出水COD、氨氮、總氮分別為19mg·L-1、3.0mg·L-1、11.0mg·L-1,符合一級A標(biāo)準(zhǔn),可為該工藝今后的實際應(yīng)用提供設(shè)計參考。進(jìn)一步對FBBR的硝化、脫氮機制進(jìn)行探討,發(fā)現(xiàn)FBBR運行各階段菌群數(shù)量位居前四位的菌屬基本相同,按照數(shù)量從大到小依次為變形細(xì)菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(bacteroidetes)、疣微菌門(Verrucomicrobia)和厚壁菌門(Firmicutes)。由于MFD填料特有的多孔結(jié)構(gòu)以及FBBR的反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流動特點,掛膜啟動末期、穩(wěn)定運行期的硝化菌群結(jié)構(gòu)與掛膜啟動存在較大差異,自養(yǎng)型硝化菌和厭氧氨氧化菌大幅減少,異養(yǎng)硝化菌成為系統(tǒng)內(nèi)主要的硝化菌,穩(wěn)定運行期系統(tǒng)硝化、脫氮效果良好,因此推測FBBR工藝的脫氮機制為異養(yǎng)硝化-好氧反硝化(HN-AD),family水平的菌群結(jié)構(gòu)分布情況表明,FBBR系統(tǒng)內(nèi)的HN-AD菌群主要有叢毛單胞菌科(Comamonaceae)、根瘤菌科(Rhizobiaceae)、假單胞菌科(Pseudomonadaceae)以及紅桿菌科(Rhodobacteraceae)。
【關(guān)鍵詞】：流化床生物膜反應(yīng)器 掛膜啟動 響應(yīng)曲面法 異養(yǎng)硝化-好氧反硝化
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-29
• 1.1 課題背景10
• 1.2 污水生物脫氮理論及工藝的研究進(jìn)展10-21
• 1.2.1 傳統(tǒng)生物脫氮理論及工藝的研究進(jìn)展10-15
• 1.2.2 新型生物脫氮理論及工藝的研究進(jìn)展15-21
• 1.3 生物膜反應(yīng)器的研究進(jìn)展21-26
• 1.3.1 生物流化床21-23
• 1.3.2 移動床生物膜反應(yīng)器（MBBR）23-26
• 1.4 本課題的研究目的及內(nèi)容26-29
• 1.4.1 課題來源26
• 1.4.2 課題研究目的和意義26-27
• 1.4.3 課題研究內(nèi)容及技術(shù)路線27-29
• 第2章 實驗材料與方法29-36
• 2.1 實驗裝置與填料29-31
• 2.1.1 實驗裝置29
• 2.1.2 填料29-31
• 2.2 實驗儀器與藥品31-32
• 2.2.1 實驗儀器31
• 2.2.2 實驗藥品31-32
• 2.3 實驗進(jìn)水水質(zhì)及接種污泥32
• 2.3.1 實驗進(jìn)水水質(zhì)32
• 2.3.2 接種污泥32
• 2.4 分析方法32-36
• 2.4.1 常規(guī)分析檢測方法32-33
• 2.4.2 掃描電鏡（SEM）分析33
• 2.4.3 響應(yīng)曲面法（Response Surface Methodology）33-34
• 2.4.4 微生物宏基因組測序34-36
• 第3章 FBBR掛膜啟動過程的影響因素研究36-49
• 3.1 填料結(jié)構(gòu)與填充率對FBBR掛膜啟動過程的影響研究36-41
• 3.1.1 掛膜時間、生物量及群落結(jié)構(gòu)分析36-39
• 3.1.2 有機物、氨氮去除情況分析39-41
• 3.2 C/N比與溶解氧對FBBR掛膜啟動過程的影響研究41-44
• 3.2.1 掛膜時間、生物量分析41-43
• 3.2.2 有機物、氨氮去除情況分析43-44
• 3.3 污泥接種方法對FBBR掛膜啟動過程的影響研究44-48
• 3.3.1 有機物、氨氮去除情況44-46
• 3.3.2 堿度與pH46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 FBBR穩(wěn)定運行期的脫氮效果及運行參數(shù)優(yōu)化49-59
• 4.1 Box-Behnken實驗設(shè)計49-50
• 4.2 SALR、HRT、曝氣量對FBBR運行效果的影響50-58
• 4.2.1 SALR、HRT、曝氣量對COD去除率的影響50-52
• 4.2.2 SALR、HRT、曝氣量對氨氮去除率的影響52-54
• 4.2.3 SALR、HRT、曝氣量對總氮去除率的影響54-56
• 4.2.4 SALR、HRT、曝氣量對堿度消耗量的影響56-58
• 4.2.5 模型的驗證58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第5章 FBBR微生物群落結(jié)構(gòu)特征及脫氮機制分析59-71
• 5.1 FBBR各運行階段系統(tǒng)內(nèi)微生物菌種數(shù)量和多樣性對比59-62
• 5.1.1 OTU分類的方法說明59
• 5.1.2 樣本間的VENN圖59-60
• 5.1.3 Beta多樣性分析60-61
• 5.1.4 POCA分析61-62
• 5.2 FBBR各運行階段系統(tǒng)內(nèi)微生物菌群結(jié)構(gòu)對比62-69
• 5.2.1 RDP分類的方法說明62
• 5.2.2 FBBR各運行階段系統(tǒng)菌群結(jié)構(gòu)總體分析62-64
• 5.2.3 FBBR各運行階段硝化、反硝化菌群結(jié)構(gòu)分析64-68
• 5.2.4 FBBR工藝脫氮機制分析68-69
• 5.3 本章小結(jié)69-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果78-80
• 致謝80

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2 雒維國;王世和;黃娟;鄢璐;黃俊;;植物光合及蒸騰特性對濕地脫氮效果的影響[J];中國環(huán)境科學(xué);2006年01期

3 寧安;李正魁;賴鼎東;張曉姣;楊竹攸;;固定化土著純種細(xì)菌流化床的脫氮效果研究[J];中國給水排水;2007年17期

4 左金龍;;應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價地下水脫氮效果[J];哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年06期

5 郭鑫;張列宇;席北斗;劉云;李曉光;;高氨氮濃度下濕地植物篩選及脫氮效果研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2011年05期

6 黃娟;王世和;鐘秋爽;鄢璐;劉洋;王峰;;植物生理生態(tài)特性對人工濕地脫氮效果的影響[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報;2009年02期

7 曾躍;王瑞璞;;改性前后沸石及其再生脫氮效果對比分析[J];能源研究與信息;2009年04期

8 劉海琴;韓士群;李國鋒;;固定化復(fù)合微生物對廢水的脫氮效果[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué);2006年06期

9 李森;葉海;陳昕;薛峰;王同成;;改良多介質(zhì)土壤層系統(tǒng)對污染河水的脫氮效果[J];生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報;2012年05期

10 劉貫一;彭秋月;;一體式膜生物反應(yīng)器同步除碳脫氮效果[J];河北理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年04期

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1 劉景明;于洋;徐巖;俞晟;王愛輝;;四種填料對自然水體同時硝化反硝化脫氮性能的研究[A];2011中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（第一卷）[C];2011年

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5 馬俊;倒置A～2/O工藝污水生物脫氮效果研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2006年

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7 吳昊;礫石河床對水體中氮的去除效果試驗研究[D];河海大學(xué);2006年

8 宋慧敏;反硝化濾池運行條件優(yōu)化及其脫氮效果影響的研究[D];上海師范大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：新型生物膜反應(yīng)器FBBR處理污水的脫氮效果及機制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：446847