活性污泥法单级自养脱氮工艺的启动与稳定性研究

发布时间：2019-03-12 11:01

【摘要】：对于传统污水生物脱氮工艺来说,当污水中C/N比较低时反硝化脱氮过程受到影响,而一些新型自养脱氮工艺的发现、发展则克服了这一缺点。其中单级自养脱氮工艺(CANON)不仅能够处理低C/N比的污水,而且还具有占地少,工艺简单、经济、节能环保等优点,因此该工艺备受国内外学者关注。本研究采用人工配制模拟废水,研究了活性污泥法启动单级自养脱氮工艺的启动,并探讨了濒临崩溃的单级自养脱氮工艺的恢复方法,研究了曝停比对单级自养脱氮工艺脱氮性能的影响,并设计正交实验探索单级自养脱氮的最佳脱氮条件,测定了单级自养脱氮系统内的好氧氨氧化菌(Ammonium Oxidation Bacteria,AOB)、厌氧氨氧化菌(Anaerobic Ammonia Oxidation Bacteria,AAOB)、亚硝酸盐氧化菌(Nitrite Oxidizing Bacteria,NOB)的活性。采用序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor,SBR),以普通好氧活性污泥为接种污泥,研究了活性污泥法单级自养脱氮工艺的启动及脱氮性能。结果表明,SBR系统在实现稳定的短程硝化过程后,接种少量的具有单级自养脱氮功能的生物膜,经过113d成功启动了活性污泥自养脱氮系统,TN平均去除率和容积负荷分别为85.52%和0.28KgN/(m3d),提高负荷后,TN平均去除率和容积负荷分别达到83.07%和0.422KgN/(m3d)。向SBR反应器内投加少量(约0.15g)具有单级自养脱单功能的生物膜污泥可大大加速SBR活性污泥法单级自养脱氮的启动。此外在单级自养脱氮工艺启动的过程中,反应器内形成了部分颗粒污泥。采用扫描电镜(SEM)观察发现系统中存在大量椭球形菌和球形菌,几乎未检测到长杆菌和螺旋状细菌。在单级自养脱氮运行过程中,由于过量曝气,导致的出水硝态氮浓度过高,系统脱氮性能严重下降,通过采取控制曝气量与游离氨(Free Ammonia,FA)浓度的方法成功恢复了单级自养脱氮系统的活性。研究结果表明,由于提高负荷后,曝气过量导致的系统出水硝态氮升高的单级自养脱氮系统,可通过先大幅度提高进水氨氮浓度,然后降低曝气量的方法进行恢复。本研究将进水氨氮从400 mg/L提高到700 mg/L,当出水硝态氮浓度变化不大时降低曝气量。以NO3-产量与NH4+去除量比值为指标,经过15d,系统NO3-产量与NH4+去除量比值就达到较优水平,经过22d系统便恢复成功。去除负荷为0.463KgN/(m3d),高于之前的0.355 KgN/(m3d)。通过比较间歇曝气和连续曝气两种曝气方式下单级自养脱氮系统的性能,探索既经济又有利于SBR活性污泥法单级自养脱氮的曝气方式。在间歇曝气方式下又采用0.5h:1h、1h:h和1h:1h三种曝停比,结果表明,间歇曝气更有利于单级自养脱氮的稳定。曝停比为1:1的条件下氮去除负荷最高,为0.470 KgN/(m3·d)。基于正交试验考察了溶解氧(DO),初始NH4+-N浓度、pH及温度(T)对SBR单级自养脱氮系统的影响,方差分析结果表明在给定显著性水平α=0.1下,实验选定的NH4+-N(100~300mgN/L)、T(25-38℃)、p H(7.5~8.8)、DO(0.1~0.3mg/L)范围内,pH对总氮去除率率、厌氧氨氧化速率的影响显著,因素NH4+-N、DO对好氧氨氧化速率的影响显著,对单级自养脱氮的影响较大,DO浓度对亚硝酸盐氧化速率显著,采用综合评分的方法得出最佳实验条件为进水NH4+-N:200mgN/L、温度:31℃、pH:8.2、DO:0.1mg/L。
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【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703.1

【参考文献】