多维电极生物膜工艺反硝化脱氮性能研究

发布时间：2018-02-04 13:25

本文关键词： 多维电极生物膜工艺多维结构深度脱氮分子生物学技术反硝化　出处：《北京工业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：目前,我国水处理技术仅能使城市污水处理厂二级出水的TN小于35mg/L,远低于可资源化利用指标(10 mg/L),而且由于出水就近水体排放,使得受纳水体中氮含量增加,易引发水华、富营养化和异味等一系列问题,不仅对人类健康和生活造成一定威胁,而且也制约着水资源的再利用。因此,针对污水厂二级出水深度脱氮工艺的研究迫在眉睫。三维电极生物膜工艺(3DBER),由于电流的引入降低了反硝化对碳源的需求,比较适用于低碳氮比污水厂二级出水的深度脱氮。在采用3DBER工艺进行反硝化脱氮研究中,若想取得理想的除氮效果,往往需要较高的电流强度,而电流强度过高不仅会引起“氢抑制作用”,而且也会产生阳极碳棒严重电解,引发的出水色度增加和电极极化造成的传质阻力增大等问题。为强化三维电极生物膜工艺(3DBER)脱氮效果,本文基于国内外对3DBER已有研究基础,针对高电流条件下氢抑制作用、碳棒电解及电极极化等问题,从反应器结构和电极空间布置方面着手,自行设计制作了多维电极生物膜反应器(Multi-DBER-1、Multi-DBER-2),以提高3DBER工艺对二级出水的脱氮效率。通过对比运行Multi-DBER-1、Multi-DBER-2与3DBER,并结合分子生物学技术,分别研究了下列三项内容:○1 Multi-DBER启动特性,○2电流、C/N比、pH和HRT因素的影响,○3在最佳运行条件下,Multi-DBER-1和Multi-DBER-2生物膜中的反硝化细菌的多样性。研究结果:(1)启动完成时,Multi-DBER-1和Multi-DBER-2对TN的去除率均值分别为94.87%和94.19%,出水感官性状良好,3DBER的TN去除率最高为88%,而且出水感官性状较差。(2)条件影响试验结果表明:电流、C/N比、pH及HRT等因素对三反应器的反硝化脱氮作用均有一定影响。与3DBER相比,Multi-DBER-1和Multi-DBER-2在不同因素条件下的脱氮效率均较高。Multi-DBER-1和Multi-DBER-2最佳运行电流为200mA,HRT为9h,TN去除率均值分别为76%和86.97%;3DBER最佳运行电流为100mA,HRT为12h,TN去除率为61.99%。(3)作为Multi-DBER-1和Multi-DBER-2体系中的优势菌种,β-变形菌纲细菌所占比例分别72.86%和58.57%。除Uncultured bacterium外,在Multi-DBER-1、Multi-DBER-2体系中具有氧化氢还原硝酸盐能力的反硝化菌和异养反硝化菌所占比例分别为31.43%和48.57%、21.43%和37.14%。体系内氮的脱除主要是由自养和异养反硝化菌的共同作用完成。综上可知,Multi-DBER-1和Multi-DBER-2由于结构上的改变,挂膜迅速、启动快,不仅提高了最佳运行电流强度,缩短了HRT,而且也延缓了反硝化体系内氢抑制作用的出现,减缓了碳棒电解和电极极化问题,达到了强化反硝化脱氮效果的目标。此外,Multi-DBER-1和Multi-DBER-2在降低电能消耗、控制中间产物及副产物积累等方面也体现出其特有的优势。本研究从宏观运行效果和微生物两方面分析了Multi-DBER-1和Multi-DBER-2新工艺的运行特性和脱氮机理,不仅对3DBER工艺应用具有一定的理论指导意义,而且为二级出水深度脱氮技术提供指导,有助于改善现有再生水厂出水氮含量偏高的现状,提高再生水水质。
[Abstract]:In order to improve the denitrification efficiency of three - dimensional electrode biofilm process ( 3DBER ) , the multi - DBER - 1 and Multi - DBER - 2 have been studied . In addition , the optimum operating current of Multi - DBER - 1 and Multi - DBER - 2 were respectively 31.43 % and 86.97 % , respectively . The optimum operating current of Multi - DBER - 1 and Multi - DBER - 2 was 72.86 % and 58.57 % , respectively .

【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【参考文献】