玉米芯固体碳源生物膜SND处理低碳源城市污水脱氮性能研究

发布时间：2020-05-08 14:34

【摘要】：论文以玉米芯作为固体碳源生物膜系统的挂膜载体和外加碳源,采用同步硝化反硝化(SND)技术处理低碳氮比城市污水。试验在常温条件下对玉米芯不同预处理方式进行了比选;研究了玉米芯固体碳源生物膜反应器的启动特性;考察了水力负荷、DO、进水pH值、进水C/N比四种影响因素对脱氮效果的影响规律;利用高通量测序手段对系统沿程微生物多样性和丰度进行了研究;最后在最佳工况条件下考察了反应器处理实际城市污水的脱氮效果。研究结论如下:在玉米芯不同预处理方式比选试验中,玉米芯COD_(Cr)释放量在72h时达到最高浓度,COD_(Cr)释放过程满足二级动力学关系;玉米芯浸出液中各类金属离子的浓度没有超过国家规定的限值;经NaOH预处理后的玉米芯反硝化效率明显提高,静态反硝化试验稳定时,硝酸盐去除率维持在90%以上;三组静态反硝化试验中,系统的优势菌群有:变形菌门和拟杆菌门,它们对污染物的去除起重要作用。系统运行23d后,COD_(Cr)、NH_4~+-N和TN平均去除率分别维持在60%、90%和89%上下,表明反应器系统SND启动成功;对生物膜镜检时,发现生物膜上出现了丰富的生物相。因素试验得出水力负荷为0.045m~3·m~(-2)·h~(-1)、溶解氧为4.0±0.1 mg·L~(-1)和进水pH值在8.0±0.1时系统脱氮效果可以满足污水处理厂出水水质一级标准。反应器沿程脱氮及微生物群落结构分析显示,出水平均TN去除率为82.37%,没有出现NO_2~--N的积累现象,固体碳源生物膜反应器具有良好的脱氮效果;而高通量测序结果显示,系统优势菌群主要为拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门,荧光定量PCR结果表明,AOB主要集中在反应器的中端部,沿程氨氧化速率呈下降趋势。固体碳源生物膜反应器处理低碳氮比实际污水时,系统平均COD_(Cr)去除率为65.41%;平均NH_4~+-N去除率为78.75%;平均TN去除率为77.46%,系统具有良好的污水处理效果。通过上述试验结果,充分验证了农业废弃物玉米芯是一种可行的天然固体碳源材料和微生物挂膜载体,系统可以高效的实现同步硝化反硝化过程,同时该工艺适合处理当前普遍存在的低碳氮比城市生活污水,为固体碳源生物膜同步硝化反硝化处理低碳城市污水提供了新的思路。
【图文】：

Tab.1-2 Some southern areas of domestic sewage water quality indicators (Unit : mg·L)污水处理厂 CODCr总氮 总磷 碳氮比湖北某污水处理厂 161 22 3.1 7.3深圳某污水处理厂 260 55 4.5 4.7上海某污水处理厂 310 55 4.8 5.6广州某污水处理厂 126 25 5.5 5.0.2 传统生物脱氮理论传统生物脱氮工艺认为，氮素主要通过氨化、硝化和反硝化三过程去除。而硝化与反硝反应是不能同时发生的，硝化反应是在好氧条件下通过好氧菌的自养过程，，H4+-N 通过硝化转化为 NO2--N、NO3--N；反硝化反应是在缺氧或好氧条件下通过厌的异养过程，以碳源作为电子供体实现将 NO3--N、NO2--N 转化为 N2，释放到大气中而达到从污水中生物脱氮的目的[16-17]该过程详见图 1-1[18]。

NO3--N。首先是亚硝化反应，亚硝酸菌将 NH4+氧化为 NO2-，然后再由硝酸菌将 NO2氧化成 NO3-。具体反应如下：+2-22+42NH +3O→2NO+2HO+4H（1-1）-23-22NO +O→2NO（1-2）总反应式为：+2-23+4NH +2O→2NO+HO+2H（1-3）1.2.3 反硝化作用反硝化过程是指反硝化菌在厌氧条件下将硝化产物还原为氮气，发生如下反应：2NO+5HA→N+2OH+4HO+5A2-22-3（1-4）反硝化过程中，反硝化细菌利用有机物作为反硝化过程中的电子供体，硝酸盐作为电子受体，经连续的 4 步反应，将 NO3-还原为 N2，进而氧化有机物。具体反应过程如图 1-2 所示:
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵文莉;郝瑞霞;王润众;杜鹏;;复合碳源填料反硝化脱氮及微生物群落特性[J];中国环境科学;2015年10期

2 闫媛;黎力;王亚宜;林喜茂;马骁;陈玉;;采用高通量测序分析全程自养脱氮(CANON)系统不同脱氮效能下的微生物群落结构[J];北京工业大学学报;2015年10期

3 张千;范皓翔;张逸洲;徐钰焱;吉芳英;;固体碳源生物膜反应器的脱氮性能及机理研究[J];中国给水排水;2015年19期

4 杜立刚;张聪琳;陈宝玉;;好氧反硝化生物脱氮技术研究进展[J];能源与环境;2015年04期

5 张晓杰;;火山岩滤料曝气生物滤池污水处理实验研究[J];山西建筑;2015年12期

6 郑照明;李泽兵;刘常敬;陈光辉;郑林雪;马静;李军;赵白航;;城市生活污水SNAD工艺的启动研究[J];中国环境科学;2015年04期

7 杜馨;张朝升;张英民;张可方;方茜;;污泥龄及pH对同步硝化反硝化影响的试验研究[J];广东化工;2014年19期

8 李卫平;陈青蕊;韩佩江;段浩洁;朱浩君;朱新华;;新型填料曝气生物滤池改善污水厂脱氮效果的实验研究[J];水处理技术;2014年10期

9 宋瑞静;于静洁;王少坡;孙力平;;厌氧氨氧化技术应用研究进展[J];环境工程;2014年S1期

10 刘佳;沈志强;周岳溪;曹蓉;李元志;;聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为反硝化固体碳源的脱氮特性研究[J];环境科学;2014年07期

相关博士学位论文 前1条

1 张斌;MBR和GSBR中微生物群落生态学研究[D];天津大学;2010年

相关硕士学位论文 前7条

1 吴丹;外加固体碳源对SBBR工艺处理代碳污水的脱氮性能研究[D];广州大学;2016年

2 付少彬;曝气生物滤池脱氮性能及微生物分布特征研究[D];华南理工大学;2014年

3 刘佳;缓释性固体碳源人工湿地强化脱氮特性研究[D];河北工程大学;2014年

4 王静静;含碳源载体碳源释放规律及反硝化特性研究[D];河北联合大学;2013年

5 郭倩;低碳源污水同步脱氮除磷工艺优化研究[D];重庆大学;2012年

6 刘佳泓;供碳源载体的研制及其在低C/N比污水处理中的应用[D];吉林大学;2007年

7 李贤胜;生物膜法同步硝化反硝化脱氮效果研究[D];昆明理工大学;2006年

本文编号：2654798