电气石强化厌氧氨氧化工艺在高氨氮废水处理中的应用

发布时间：2020-11-08 14:46

　　 厌氧氨氧化工艺作为新型脱氮工艺在高氨氮废水处理中受到广泛关注,但由于厌氧氨氧化菌生长缓慢,细胞产率低,对工艺运行条件要求严格,导致该工艺在工程应用上受到极大限制。电气石具有电极性和永久的自发极化效应,可以降低水分子缔合度,缩小水分子团簇,促进细胞吸收和利用,提高微生物的利用率,增强生长缓慢的微生物新陈代谢能力。此外,电气石还可以自动极化水溶液,自发调节水环境的pH值,产生多种生物学效应。本研究旨在提高厌氧氨氧化工艺对高氨氮废水的脱氮处理效果,将电气石引入厌氧氨氧化反应系统,研究厌氧氨氧化污泥物理、生化特性以及污染物去除特性,建立电气石强化厌氧氨氧化系统的反应动力学模型,探索电气石强化厌氧氨氧化系统的强化机理。取得如下研究成果:(1)电气石可以调节水溶液pH为弱碱性,pH的调节强度随着电气石投加量的增加而增强。不同pH条件下,电气石的投加均提高了厌氧氨氧化菌脱氢酶活性。在电气石的作用下,亚硝酸盐和氨氮的最大降解速率分别由1.16kg N/(kgVSS·d)和0.92kg N/(kgVSS·d)分别提高到 2.16 kg N/(kgVSS.d)和 1.85 kg N/(kgVSS,d),亚硝酸盐和氨氮对厌氧氨氧化的抑制常数从6.52 mmol/L和376.51 mmol/L提高到54.02 mrmol/L和835.32 mmol/L。而厌氧氨氧化菌对亚硝酸盐和氨氮的半饱和常数由4.81 mmol/L和5.41 mmol/L 分别下降到2.51 mmol/L 和 2.57 mmol/L。(2)电气石能促进厌氧氨氧化菌的生长和代谢,提高厌氧氨氧化菌的活性,但不利于厌氧氨氧化污泥的颗粒化。电气石强化厌氧氨氧化系统内大部分污泥(82.5%)的粒径在150～450 μm之间,平均粒径为243μm。而普通厌氧氨氧化系统内90%的污泥粒径不大于900μm,平均粒径为452.5 μm。电气石强化厌氧氨氧化系统经过112 d完成启动,比普通厌氧氨氧化系统提前12 d。随着进水氮负荷的增加,电气石强化厌氧氨氧化系统的运行比普通厌氧氨氧化系统更稳定。由于电气石表面释放出阳离子,带负电荷,排斥EPS,不利于形成粒状,导致SBR2的平均粒径大于SBR1。但是,小粒径增加了电气石的外层和污泥接触,促进厌氧氨氧化细菌的生长。(3)负载电气石聚氨酯填料生物反应系统氮去除效率可达到85.5%,对应氮负荷3.8～17.6 kg N/(m3.d),厌氧氨氧化反应速率为1:1.31:0.16。当进水的亚硝酸盐氮浓度达到271.2～314 mg/L时,菌的活性会受到抑制,影响反应速率,降低氮的去除效率。(4)动力学研究表明,在相对较高的进水氮负荷条件下,电气石可以显著提高厌氧氨氧化反应过程。随着进水氮负荷的增加,相比普通厌氧氨氧化系统的厌氧氨氧化活性的8.53 mg N/(g VSS·h),污泥产率系数0.1984,电气石强化厌氧氨氧化系统的厌氧氨氧化活性达到12.87 mg N/(g VSS·h),对应厌氧氨氧化污泥产率系数为0.2608,电气石强化厌氧氨氧化系统具有较高的底物去除性能。
【学位单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703
【部分图文】：

污泥消化池里面的上清液。实验接种特征见表２－２。??表２－２接种污泥特征??接种観合液悬浮固体（ＭＬＳＳ〉（ｇ／ｋｇ）?１２．混合液挥发悬浮固体（ＭＬＶＳＳ）?（ｇ／ｋｇ）?８．ｐＨ?９．減度（ｍｇ／ｋｇ）?１１轻氨（ｍｇ／ｋｇ）?０．肼（ｍｇ．ｋｇ）?０．物质对厌氧氨氧化能产生的作用，在这次实验里使用对的工作容积为１．１?Ｌ，高度直径比为２：１。用黑色织物覆部设有机械搅拌器。外壁有一圈水套可维持住系统在３５器里面包含了?ＤＯ、温度／ｐｈ等在线监测的系统。ＳＢＲ环由３?ｍｉｎ的进水，４７２?ｍｉｎ的掼拌和５?ｍｉｎ的溪水组成。??搜拌器??

２．２．７主要实验仪器??实验过程中涉及的仪器及型号所示图２－６所示。??表２－６主要仪器型号??序号?仪器?型号?厂家??１?分光光度计?ＳＰ－７５２ＰＣ?上海光谱仪器有限公司??２?ｐＨ仪?ＰＨＳ－３Ｃ?上海雪磁是仪电科学仪器肢份有限公司??３?ＤＯ仪?ＹＳＩ（ＭＯＤＥＬ５０Ｂ）?福州卓孰电子科技有限公司??４?高压灭菌锅?ＳＡＮＹＯ?ＭＬＳ－３０２０?日本三洋电机公司??５?＇?烘干箱?９０３０ＡＩ０１Ａ－０Ｓ?上海素谱仪器有限公司??６?马福炉?ＱＳＨ－１２００Ｍ?上海全硕电炉有限公司??７?激光分析法?ＷＪＬ－６１６型激光粒度仪：上海仪电物理光学仪器有限公司??８?ＰＣＲ仪?Ｔ〗００?伯乐生命医学产品（上海）有限公司??？?ＢＴ００－３００?（６００／＊?Ｍ－??９?进水泵?兰洛ｆｅ流泵有限公司??＼ＺｌＤｌ５??１０?飫速大容量离心机?ＤＬ－５型?上海安亭科学仪器厂??

２．４实验结果与讨论??２．４．１反应器的启动??厌氧氨氧化工艺的启动周期主要取决于接种污泥、反应器类型和运行条件１３６１。图２－??３是不一样进水氮负荷环境下，两个反应器里面出水氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐的浓度不??同。在亚硝酸盐超过〗００ｍｇ／Ｌ的时候，就会不利于其进行ＩＷ。因此，进水的亚硝酸盐??均匀保持在１００?ｍｇ／Ｌ左右。在０？６４天内，两个反应器ＨＲＴ都是２４小时，进水的是??０．］８ｋｇ（Ｎ７ｍ３，ｄ）。在前４０ｄ，ＳＢＲ１和ＳＢＲ２的氨氮、亚硝酸盐的出水浓度分别出现较??大波动。接着，氨氮和亚硝酸盐出来的时候指数迅速下落，如图２－３所示。这说明了该??菌在系统里慢慢积累。此外，氨氮和亚硝酸盐的同时去除和硝酸盐的生产也证实了厌氧??氨氧化活性的存在１３８］。大约经过两个月的运行后，ＳＢＲ１和ＳＢＲ２的厌氧氨氧化活性分??别达到０．６７ｍｇ?Ｎ／（ｇ?ＶＳＳ?ｈ）和０．６５?ｍｇ?Ｎ／（ｇ?ＶＳＳ＿ｈ）
【参考文献】

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本文编号：2874926