MBR-SNAD生物脱氮工艺特性与优化控制研究

发布时间：2020-11-06 18:24

　　 随着我国城市化进程的不断加快,水环境中的氮素污染问题日趋严重,水体富营养化问题已成为全球关注的热点问题之一。如何经济有效地去除污水中的含氮化合物,有效地保护受纳水体,成为迫切需要解决的问题。厌氧氨氧化技术是目前最经济的新型的自养生物脱氮技术,而其在含氮有机废水处理方面存在局限性。近年来,同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化(SNAD)工艺技术日益受到关注。本论文以MBR反应器为基础,构建了SNAD生物脱氮工艺系统,研究了MBR-SNAD生物脱氮工艺的快速启动、进水C/N比对MBR-SNAD生物脱氮工艺的影响、MBR-SNAD生物脱氮工艺的膜污染特性,进而得出以下结论:(1)研究了MBR-SNAD生物脱氮工艺的快速启动。首先是Anammox启动阶段:通过缩短HRT(由24 h降为4 h),强化富集AnAOB,成功启动厌氧氨氧化反应过程,系统氨氮去除率(ARE)、总氮去除率(TNRE)和总氮去除负荷(NRR)分别达到95%、82.5%和0.49 kg/(m~3·d);其次是CANON启动阶段:间歇运行时,控制停曝比(min/min)为4:10时,强化富集AerAOB;连续运行时,控制HRT为8 h,成功启动CANON反应过程,系统ARE、TNRE、NRR分别为93.1%、80.5%和0.54kg/(m~3·d);SNAD启动运行阶段:通过投加碳源(乙酸钠),控制进水C/N比为0.5、停曝比(min/min)为4:10时,成功启动SNAD反应过程,最终COD去除率可达到82.4%,系统ARE、TNRE和NRR分别达到91.2%、77.9%和0.50 kg/(m~3·d)。(2)进水C/N比对MBR-SNAD生物脱氮工艺的影响。当进水C/N比由0.25增加到2时,反应器内AerAOB和AnAOB活性并未受到显著抑制,系统ARE、TNRE、NRR分别达到90%、85%、0.55 kg/(m~3·d)左右;当C/N比增加到3时,AerAOB和AnAOB活性受到显著抑制,系统ARE、TNRE和NRR的去除率分别降低了36.4%、32.5%和29.1%;当进水C/N比由3降低到1后,AerAOB、AnAOB活性和系统运行效能可成功恢复。(3)MBR-SNAD生物脱氮工艺的膜污染特性。系统在恒通量(20 L/m~2·h)条件下运行,依次经过Anammox、CANON、SNAD反应过程之后,污泥平均粒径依次增大,污泥沉降性能逐渐变佳,致使膜污染速率显著降低。采用傅立叶交换红外线光谱(FT-IR)对膜污染物质进行分析发现,多糖类和蛋白类化合物是组成膜污染物质的主要组成成分。
【学位单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X703
【部分图文】：

R-SNAD 实验装置与运行条件R 反应器装置如图 2-1 所示，反应器由内外两个圆柱形有机玻璃构V1为 53.5 L，水浴套筒容积 V2为 68.5 L，内置膜组件采用杭州迈纳，材质为 PVDF，膜丝外径 3 mm，有效过滤面积 0.519 m2，膜组度 20 cm，膜孔径 0.03μm，反应器底部设置曝气盘，并通过气体流，反应器两侧设有搅拌器使基质与溶解氧能够均匀分布，反应器避光，污水由高位水箱进入反应器内，通过套筒水浴使反应器内±2)℃左右，pH 控制在 7.8 左右，反应器实物图如图 2-2 所示，图中空纤维膜组件。实验装置图及流程

图 2-2 MBR-SNAD 实验反应器图 2-4 接种污泥Fig.2-2 MBR-SNAD experiment reactor Fig.2-4 Inoculate sludge2.1.2 实验用水与接种污泥从厌氧氨氧化菌的驯化富集到 CANON 工艺的启动与稳定运行再到 SNAD 工艺的启动与稳定运行，期间不同的运行过程采用人工配水作为进水，进水物质主要有 NH4CL、NaNO3、NaC2H3O2等以及微量元素Ⅰ和Ⅱ（g/L），微量元素Ⅰ(g/L)1.25 KHCO3，0.025 KH2PO4，0.3 CaCl2·2H2O，0.2 MgSO4·7H2O，0.00625 FeSO4；微量元素Ⅱ(g/L)：15 EDTA，0.43 ZnSO4·7H2O，0.24 CoCl2·6H2O，0.99 MnCl2·4H2O0.25 CuSO4·5H2O，0.22 NaMoO4·2H2O，0.19 NiCl2·6H2O，0.21 NaSeO4·10H2O，0.01H3BO4，0.05 NaWO4·2H2O，接种污泥为厌氧氨氧化絮状污泥，MLSS 浓度为 200mg/L 左右。厌氧氨氧化菌的富集培养阶段采用间歇运行的方式，周期包括：进水、反应排水，周期结束后进入下一周期，通过不断缩短水力停留时间(HRT)来提高进水负

图 2-2 MBR-SNAD 实验反应器图 2-4 接种污泥Fig.2-2 MBR-SNAD experiment reactor Fig.2-4 Inoculate sludge2.1.2 实验用水与接种污泥从厌氧氨氧化菌的驯化富集到 CANON 工艺的启动与稳定运行再到 SNAD 工艺的启动与稳定运行，期间不同的运行过程采用人工配水作为进水，进水物质主要有 NH4CL、NaNO3、NaC2H3O2等以及微量元素Ⅰ和Ⅱ（g/L），微量元素Ⅰ(g/L)1.25 KHCO3，0.025 KH2PO4，0.3 CaCl2·2H2O，0.2 MgSO4·7H2O，0.00625 FeSO4；微量元素Ⅱ(g/L)：15 EDTA，0.43 ZnSO4·7H2O，0.24 CoCl2·6H2O，0.99 MnCl2·4H2O0.25 CuSO4·5H2O，0.22 NaMoO4·2H2O，0.19 NiCl2·6H2O，0.21 NaSeO4·10H2O，0.01H3BO4，0.05 NaWO4·2H2O，接种污泥为厌氧氨氧化絮状污泥，MLSS 浓度为 200mg/L 左右。厌氧氨氧化菌的富集培养阶段采用间歇运行的方式，周期包括：进水、反应排水，周期结束后进入下一周期，通过不断缩短水力停留时间(HRT)来提高进水负
【参考文献】

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本文编号：2873497