藻强化短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理煤化工废水的脱氮效果研究

发布时间：2020-05-31 06:34

【摘要】：为适应经济快速发展,我国煤化工产业发展迅猛,但由于煤化工废水具有高氨氮、高COD、低C/N等特征,如何解决由此引起的水环境污染问题成为制约煤化工行业发展的重要因素。目前的煤化工废水处理工艺能耗高,出水氨氮难以稳定达标,急需研究新型脱氮处理工艺。藻强化短程硝化-厌氧氨氧化工艺无需机械曝气且无需外加碳源,运行成本低;并且微藻对N元素的吸收有助于进一步提高总氮去除率。本文以模拟煤化工废水为研究对象,采用无纺布填料作为固定硝化细菌、厌氧氨氧化细菌与小球藻的载体,探究光照条件、接种顺序以及进水氨氮负荷对藻强化短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理煤化工废水脱氮效果的影响;最后对反应器运行过程中不同阶段的微生物进行种群结构分析;为煤化工废水处理技术应用提供参考。主要结论如下:(1)当模拟废水的NH_4~+-N浓度为100mg/L,温度为30±2℃,pH为7.5~8.5,水力停留时间为24h,批次实验结果表明,在初始光照强度为4000lux,光照时间为12h:12h的条件下,硝化细菌与小球藻共生系统对NH_4~+-N去除率最高达到92.58%,NO_2~--N最大生成量为49.75mg/L,累积率为68.93%。(2)实验条件相同时,比较三种接种顺序:(1)小球藻、好养活性污泥、厌氧污泥颗粒;(2)好氧活性污泥、小球藻、厌氧颗粒污泥;(3)好氧活性污泥、厌氧颗粒污泥、小球藻的脱氮效果,结果表明,接种顺序为好氧活性污泥、小球藻、厌氧颗粒污泥时,启动藻强化短程硝化-厌氧氨氧化反应器用时29d,总氮去除率在77%左右,NH_4~+-N去除率为86%左右,启动成功所用时间最短,且NH_4~+-N去除率和总氮去除率均较高。(3)采用模拟煤化工废水作为进水进行藻强化短程硝化-厌氧氨氧化反应器的启动,在模拟废水的NH_4~+-N浓度为100mg/L,温度为30±2℃,pH为7.5~8.5,水力停留时间为24h,光照强度为4000lux,初始光照时间为光暗比12h:12h的条件下,启动中调节光照强度至3000lux左右,调整光暗比为6h:18h,经过97d启动成功,NH_4~+-N去除率稳定在85%以上,总氮去除率为70%左右。(4)将模拟废水NH_4~+-N浓度提高到200mg/L,NH_4~+-N去除率在82%以上,总氮去除率稳定在68%左右;继续提高模拟废水NH_4~+-N浓度至300mg/L,NH_4~+-N去除率为85%左右,总氮去除率为70%左右,最高达75.25%。(5)采用高通量测序对反应器不同阶段微生物进行种群结构分析,结果表明:Proteobacteria是反应器各阶段的优势菌门;不同阶段菌群差异较为明显,微生物群落发生明显演替。从功能菌群角度分析,在短程硝化反应器内溶解氧含量较高NO_2~--N多被氧化为NO_3~--N时,NOB为系统内优势菌种;当反应器既能保持较高的NH_4~+-N去除率,又能保证较好的NO_2~--N累积效果时,AOB成为反应器内优势菌种。藻强化短程硝化-厌氧氨氧化反应器稳定运行期间,检测到大量厌氧氨氧化菌门Planctomycetes的存在,证明系统在此阶段发生了厌氧氨氧化反应,AOB、ANAMMOX菌为优势菌种。反应器内微生物群落结构特征与变化与实验数据分析结果相印证。
【图文】：

图 1.1 煤化工废水处理工艺流程图Fig 1.1 Flow chart of the treatment technologies for the coal chemical wastewater1.2 生物脱氮工艺1.2.1 传统生物脱氮工艺传统生物脱氮工艺是指在多种微生物的共同作用下，，通过硝化、反硝化反应将废水中 NH4+-N 转化为 N2从而达到除氮目的的过程[9,10]（如图 1.2 所示）。传统生物脱氮工艺一般由两个阶段组成，第一阶段是在有氧条件下，首先由氨氧化细菌（Ammoniaoxidizing bacteria，AOB）将 NH4+-N 氧化为 NO2--N；生成的 NO2--N 继而在亚硝酸盐氧化细菌（Nitrite oxidizing bacteria，NOB）的作用下被转化为 NO3--N[11,12]（见公式 1.1），第一阶段被称为硝化过程。 423NONOBNOAOBNH（1.1）第二阶段是反硝化过程，与第一阶段需在有氧条件下进行不同的是，反硝化过程需在无氧或低氧条件下进行，第一阶段产生的 NO2--N 和 NO3--N 在反硝化细菌的作用下被

图 1.2 硝化-反硝化原理示意图Fig 1.2 Fundamentals of Nitrification-Denitrification的传统生物除氮法主要有 A-A/O 工艺、UCT 工艺、以及 SB-A/O 工艺Anaerobic-Anoxic-Oxic）工艺，是将硝化反硝化工艺，活性结合起来的一种工艺，其反应流程如图 1.3。图 1.3 A-A/O 工艺原理图Fig. 1.3 A-A/O process schematic diagram
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X784

【参考文献】

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本文编号：2689451