固体碳源生物膜SND处理低碳城市污水脱氮性能研究
发布时间：2023-01-12 13:04
当前中国的水环境污染问题依旧严峻,其中氮含量超标是水体污染的主要原因之一。随着社会城镇化发展,城镇污水呈现出低碳化趋势,导致污水厂脱氮困难,氮的去除率难以提高。国家对于城镇污水厂的“减排”要求又在不断的提高,因此解决低碳污水脱氮是污水厂改造所面临的主要问题。目前大多数城镇污水厂解决碳源不足的做法是投加液体碳源,但在长期实践中发现了液体碳源的种种弊端,例如:投加量不易控制、具有一定毒性、成本高等问题,因此迫切需要寻求一种合适的碳源来解决这个问题。固体碳源具有无毒害、价格低廉等液体碳源无法比拟的优势,因此固体碳源渐渐得到人们的重视,国内外也在积极研究固体碳源脱氮工艺及其理论。课题研究以丝瓜络作为SBBR的生物膜载体和固体碳源,运用同步硝化反硝化（SND）技术处理南方城市低碳污水。试验在常温条件下研究了丝瓜络固体碳源反应器的启动特性;考察了填充率、DO、进水pH值、C/N值和曝气时间五种影响因素对脱氮效果的影响规律;利用RSM法建立统计学模型对脱氮效果进行优化计算;最后对固体碳源生物膜脱氮机理进行探讨。研究结果表明:在启动试验中,丝瓜络静态释碳量在41h达到最大值,释碳过程符合二级动力学;丝...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 研究背景
1.1.1 中国水环境基本情况
1.1.2 水体中氮素超标的危害
1.1.3 城市污水的特点
1.2 城市污水传统生物脱氮工艺
1.2.1 传统生物脱氮原理
1.2.2 传统污水厂生物脱氮工艺
1.3 城市低碳污水脱氮工艺研究现状
1.3.1 外加碳源研究现状
1.3.2 不同固体碳源的优缺点
1.3.3 丝瓜络作为固体碳源和生物载体性能
1.4 生物脱氮新技术理论研究现状
1.4.1 短程硝化—反硝化生物脱氮技术
1.4.2 厌氧氨氧化脱氮技术
1.4.3 反硝化除磷技术
1.4.4 同步硝化反硝化脱氮技术(SND)
1.5 课题的提出和主要研究内容
1.5.1 课题的提出
1.5.2 主要研究内容
1.5.3 研究路线
1.5.4 研究目的及创新点
1.5.5 课题的来源
第二章 试验材料与方法
2.1 试验装置
2.1.1 反应器
2.1.2 附属设施
2.2 试验用水
2.3 丝瓜络和接种污泥
2.4 水质分析项目与方法
2.4.1 水样保存
2.4.2 水质分析及分析方法
第三章 以丝瓜络作为固体碳源生物膜的SND反应器启动
3.1 丝瓜络静态释碳研究
3.1.1 静态释碳试验的材料与方法
3.1.2 静态释碳数据分析
3.1.3 丝瓜络的释碳动力学分析
3.2 丝瓜络浸出液安全性测试
3.3 反应器启动性能研究
3.3.1 丝瓜络填料制作与启动方法
3.3.2 丝瓜络挂膜期间污染物质去除效果变化情况
3.4 挂膜后系统生物相分析
3.5 生物膜活性测试
3.5.1 比氧吸收速率(SOUR)测试
3.5.2 比硝化速率(SNR)测试
3.5.3 比反硝化速率(SNUR)测试
3.6 本章小结
第四章 丝瓜络为固体碳源生物膜SND去碳脱氮影响因素研究
4.1 试验设计与运行
4.2 填充率对丝瓜络脱氮去碳性能的影响
4.2.1 填充率对去碳性能的影响
4.2.2 填充率对系统脱氮效果的影响
4.3 DO对系统脱氮去碳性能的影响
4.3.1 DO对系统去碳性能的影响
4.3.2 DO对系统脱氮的影响
4.4 pH对丝瓜络脱氮去碳性能的影响
4.4.1 pH对系统脱氮去碳性能的影响
4.4.2 pH对系统脱氮效果的影响
4.5 C/N比对丝瓜络脱氮性能的影响
4.6 反应时间对丝瓜络脱氮性能的影响
4.7 本章小结
第五章 RSM法对丝瓜络为固体碳源生物膜SND脱氮效果的优化
5.1 RSM法简介
5.2 RSM模型建立方法及软件的选择
5.3 模型的建立与分析
5.3.1 RSM设计因素及水平
5.3.2 拟合选定模型
5.3.3 残差诊断
5.3.4 判断模型是否进行改进
5.3.5 对选定模型进行分析解释
5.3.6 验证试验
5.4 本章小结
第六章 丝瓜络作为固体碳源处理低碳城市污水的脱氮机理初探
6.1 丝瓜络挂膜前后表面形状特性分析
6.2 丝瓜络为填料的SND机理研究
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 建议
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]悬浮复合填料对改良多级A/O工艺处理低碳氮比生活污水同步脱氮除磷的影响[J]. 张国珍,明驹,武福平,马宏琛,吴勇. 环境污染与防治. 2017(10)
[2]基于厌氧氨氧化技术的新型生物脱氮工艺研究进展[J]. 桂双林,麦兆环,付嘉琦,王歆,吴九九. 能源研究与管理. 2017(02)
[3]同步硝化反硝化SBBR处理低C/N比生活污水的启动与稳定运行[J]. 张建华,彭永臻,张淼,孙雅雯,王淑莹,王聪. 化工学报. 2016(11)
[4]丝瓜络填料反硝化滤池对生活污水的净化[J]. 栾晓男,田云飞,郑力,程鼎,祝栋林,黄德英,张继彪. 环境工程学报. 2016(07)
[5]2015年中国环境状况公报（摘录）[J]. 环境保护. 2016(11)
[6]SBBR反应器SND脱氮的影响因素分析及响应曲面优化[J]. 蔡健明,操家顺,周碧波. 重庆大学学报. 2016(02)
[7]以可生物降解固体为碳源的城市污水厂尾水反硝化脱氮研究[J]. 张辉鹏,李思博,张超杰,陈银广,周琪. 环境工程. 2016(07)
[8]固体碳源生物膜反应器的脱氮性能及机理研究[J]. 张千,范皓翔,张逸洲,徐钰焱,吉芳英. 中国给水排水. 2015(19)
[9]丝瓜络基活性炭电极材料的制备及其电化学性能表征[J]. 王力,张传祥,张亚飞,邢宝林,黄光许,王进鹏,管啓琀. 化工新型材料. 2015(08)
[10]以稻秆为固体碳源处理分散养猪冲洗水的试验研究[J]. 宋爱红,沈志强,周岳溪,刘珊,肖宇,苗莹. 中国环境科学. 2015(07)
博士论文
[1]厌氧氨氧化工艺特性与控制技术的研究[D]. 唐崇俭.浙江大学 2011
[2]活性污泥和生物膜复合工艺的特性及运行效能研究[D]. 丁永伟.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]垃圾渗滤液短程硝化反硝化生物脱氮工艺试验研究[D]. 周瑜.吉首大学 2017
[2]城市湖库水体富营养化评价与水华治理决策方法研究[D]. 王昭洋.北京工商大学 2016
[3]丝瓜应用于染料污水生物处理研究[D]. 张燕军.山东师范大学 2015
[4]生活污水同步硝化反硝化脱氮研究[D]. 卢阳阳.北京交通大学 2014
[5]生物脱氮固体碳源筛选及初步脱氮效果[D]. 陈思.重庆大学 2013
[6]广州城市污水水质及不同状况下A-A~2/O工艺运行研究[D]. 陈东宇.华南理工大学 2012
[7]Hat Creek煤作为固相有机碳源去除地下水中硝酸盐氮的基础研究[D]. 郭琼.中国地质大学（北京） 2009
[8]固体碳源生物反硝化去除水源水中的硝酸盐[D]. 陈翔.南京林业大学 2008
[9]厌氧氨氧化细菌的富集培养及其影响因素的试验研究[D]. 徐庆云.苏州科技学院 2007
[10]生物膜法同步硝化反硝化脱氮效果研究[D]. 李贤胜.昆明理工大学 2006
本文编号：3729963
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 研究背景
1.1.1 中国水环境基本情况
1.1.2 水体中氮素超标的危害
1.1.3 城市污水的特点
1.2 城市污水传统生物脱氮工艺
1.2.1 传统生物脱氮原理
1.2.2 传统污水厂生物脱氮工艺
1.3 城市低碳污水脱氮工艺研究现状
1.3.1 外加碳源研究现状
1.3.2 不同固体碳源的优缺点
1.3.3 丝瓜络作为固体碳源和生物载体性能
1.4 生物脱氮新技术理论研究现状
1.4.1 短程硝化—反硝化生物脱氮技术
1.4.2 厌氧氨氧化脱氮技术
1.4.3 反硝化除磷技术
1.4.4 同步硝化反硝化脱氮技术(SND)
1.5 课题的提出和主要研究内容
1.5.1 课题的提出
1.5.2 主要研究内容
1.5.3 研究路线
1.5.4 研究目的及创新点
1.5.5 课题的来源
第二章 试验材料与方法
2.1 试验装置
2.1.1 反应器
2.1.2 附属设施
2.2 试验用水
2.3 丝瓜络和接种污泥
2.4 水质分析项目与方法
2.4.1 水样保存
2.4.2 水质分析及分析方法
第三章 以丝瓜络作为固体碳源生物膜的SND反应器启动
3.1 丝瓜络静态释碳研究
3.1.1 静态释碳试验的材料与方法
3.1.2 静态释碳数据分析
3.1.3 丝瓜络的释碳动力学分析
3.2 丝瓜络浸出液安全性测试
3.3 反应器启动性能研究
3.3.1 丝瓜络填料制作与启动方法
3.3.2 丝瓜络挂膜期间污染物质去除效果变化情况
3.4 挂膜后系统生物相分析
3.5 生物膜活性测试
3.5.1 比氧吸收速率(SOUR)测试
3.5.2 比硝化速率(SNR)测试
3.5.3 比反硝化速率(SNUR)测试
3.6 本章小结
第四章 丝瓜络为固体碳源生物膜SND去碳脱氮影响因素研究
4.1 试验设计与运行
4.2 填充率对丝瓜络脱氮去碳性能的影响
4.2.1 填充率对去碳性能的影响
4.2.2 填充率对系统脱氮效果的影响
4.3 DO对系统脱氮去碳性能的影响
4.3.1 DO对系统去碳性能的影响
4.3.2 DO对系统脱氮的影响
4.4 pH对丝瓜络脱氮去碳性能的影响
4.4.1 pH对系统脱氮去碳性能的影响
4.4.2 pH对系统脱氮效果的影响
4.5 C/N比对丝瓜络脱氮性能的影响
4.6 反应时间对丝瓜络脱氮性能的影响
4.7 本章小结
第五章 RSM法对丝瓜络为固体碳源生物膜SND脱氮效果的优化
5.1 RSM法简介
5.2 RSM模型建立方法及软件的选择
5.3 模型的建立与分析
5.3.1 RSM设计因素及水平
5.3.2 拟合选定模型
5.3.3 残差诊断
5.3.4 判断模型是否进行改进
5.3.5 对选定模型进行分析解释
5.3.6 验证试验
5.4 本章小结
第六章 丝瓜络作为固体碳源处理低碳城市污水的脱氮机理初探
6.1 丝瓜络挂膜前后表面形状特性分析
6.2 丝瓜络为填料的SND机理研究
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 建议
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]悬浮复合填料对改良多级A/O工艺处理低碳氮比生活污水同步脱氮除磷的影响[J]. 张国珍,明驹,武福平,马宏琛,吴勇. 环境污染与防治. 2017(10)
[2]基于厌氧氨氧化技术的新型生物脱氮工艺研究进展[J]. 桂双林,麦兆环,付嘉琦,王歆,吴九九. 能源研究与管理. 2017(02)
[3]同步硝化反硝化SBBR处理低C/N比生活污水的启动与稳定运行[J]. 张建华,彭永臻,张淼,孙雅雯,王淑莹,王聪. 化工学报. 2016(11)
[4]丝瓜络填料反硝化滤池对生活污水的净化[J]. 栾晓男,田云飞,郑力,程鼎,祝栋林,黄德英,张继彪. 环境工程学报. 2016(07)
[5]2015年中国环境状况公报（摘录）[J]. 环境保护. 2016(11)
[6]SBBR反应器SND脱氮的影响因素分析及响应曲面优化[J]. 蔡健明,操家顺,周碧波. 重庆大学学报. 2016(02)
[7]以可生物降解固体为碳源的城市污水厂尾水反硝化脱氮研究[J]. 张辉鹏,李思博,张超杰,陈银广,周琪. 环境工程. 2016(07)
[8]固体碳源生物膜反应器的脱氮性能及机理研究[J]. 张千,范皓翔,张逸洲,徐钰焱,吉芳英. 中国给水排水. 2015(19)
[9]丝瓜络基活性炭电极材料的制备及其电化学性能表征[J]. 王力,张传祥,张亚飞,邢宝林,黄光许,王进鹏,管啓琀. 化工新型材料. 2015(08)
[10]以稻秆为固体碳源处理分散养猪冲洗水的试验研究[J]. 宋爱红,沈志强,周岳溪,刘珊,肖宇,苗莹. 中国环境科学. 2015(07)
博士论文
[1]厌氧氨氧化工艺特性与控制技术的研究[D]. 唐崇俭.浙江大学 2011
[2]活性污泥和生物膜复合工艺的特性及运行效能研究[D]. 丁永伟.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]垃圾渗滤液短程硝化反硝化生物脱氮工艺试验研究[D]. 周瑜.吉首大学 2017
[2]城市湖库水体富营养化评价与水华治理决策方法研究[D]. 王昭洋.北京工商大学 2016
[3]丝瓜应用于染料污水生物处理研究[D]. 张燕军.山东师范大学 2015
[4]生活污水同步硝化反硝化脱氮研究[D]. 卢阳阳.北京交通大学 2014
[5]生物脱氮固体碳源筛选及初步脱氮效果[D]. 陈思.重庆大学 2013
[6]广州城市污水水质及不同状况下A-A~2/O工艺运行研究[D]. 陈东宇.华南理工大学 2012
[7]Hat Creek煤作为固相有机碳源去除地下水中硝酸盐氮的基础研究[D]. 郭琼.中国地质大学（北京） 2009
[8]固体碳源生物反硝化去除水源水中的硝酸盐[D]. 陈翔.南京林业大学 2008
[9]厌氧氨氧化细菌的富集培养及其影响因素的试验研究[D]. 徐庆云.苏州科技学院 2007
[10]生物膜法同步硝化反硝化脱氮效果研究[D]. 李贤胜.昆明理工大学 2006
本文编号：3729963
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