提高焦化废水除碳脱氮新型反应器及微生物机理的研究
发布时间：2021-10-12 17:25
炼焦过程中产生的焦化废水是我国主要的一类工业废水,排放量巨大。焦化废水具有有机物浓度高、毒性大、可生化性差、成分复杂等特点,毒性物质对硝化的抑制和有限的可利用碳源难以支撑反硝化,会严重影响其传统的生物脱氮处理效果。使用前置厌氧工艺处理能优先利用碳源进行反硝化,但微生物往往会受到废水的毒性抑制。使用前置好氧工艺处理能去除大部分有机有毒物质,但碳源被首先耗尽而不能继续为反硝化提供电子供体。因此,需要探索一种既能规避高浓度有毒物质的抑制,又可以为反硝化提供足够有机碳源的脱氮新模式。为了解决硝化和反硝化对氧和碳源的需求存在时间和空间的差异,导致难以协调利用碳氮源而同步去除的问题,本研究利用自行构建的固定载体生物流化床反应器,实现有机碳源被去除的同时能够被微生物协调利用,进而达到进行脱氮的目的。与传统的好氧流化床反应器相比,新型反应器的COD去除率达到91%,高于前者9%;氨氮降解率达到97%,高于前者12%;总氮去除率达到87%,为前者的2倍;对有毒物质的降解效果为前者的3倍;对难降解物质的去除效果为前者的2倍。系列实验结果证明,在新型反应器的载体内部形成了溶解氧浓度梯度,使得好氧空间与厌氧空...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氮循
第一章绪论1第一章绪论本章综述了氮污染现状、生物脱氮理论和目前常见运行的工艺、脱氮路径的发展现状，重点介绍了焦化废水的特征，对焦化废水的来源、排放现状、特征和危害进行了概括总结，并重点陈述了其生物脱氮过程面临的问题，以及本课题的研究内容与意义。1.1氮污染氮元素是所有生物生存、繁衍所必需的营养元素之一。自然界中的氮循环始终保持着平衡稳定，但随着社会生产力的发展，人类对氮素过度的开发利用，氮循环遭到了严重的破坏。很多未经处理直接排放的生活污水和工业废水均含有大量的含氮污染物，给环境造成了难以预估的危害。近年来，我国对氨氮和总氮的排放制定了严格的标准。2002年颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的A标准明确规定氨氮的排放浓度不得超过5mg/L，总氮的排放浓度不得超过15mg/L。图1-1氮循环示意图Fig.1-1Schematicdiagramofnitrogencycle自然界中的氮主要以氮气的形式存在，氮气体积占大气总量的78%左右。但是氮气的结构非常稳定，常温下很难和其他物质发生反应，绝大多数生物无法通过吸收大气中的氮来合成自身活动所需物质。然而，氮是构成生命有机体的必需元素，是组成氨基酸的基本元素之一，在生物体内的各种生理活动中起到极大的作用。所以从氮气到有机氮的转换肯定存在一种途径。后来发现自然界中连接大气中的氮气和生命体中的有机氮的桥梁是一种固氮菌，它常常与豆科植物共生，能够将氮气同化为有机氮，继而被动物利用转化为动物蛋白和尿
华南理工大学硕士学位论文4消耗1.71g有机碳源（BOD），NO2-被反硝化需消耗2.86g有机碳源（BOD），同时产生3.57g碱度（CaCO3）。1.2.2缺氧-好氧图1-2A/O工艺脱氮流程图Fig.1-2DenitrogenflowchartwithA/OprocessA/O（Anoxic-Oxic）工艺流程短，只有两个构筑单元，是后续工艺发展的基础将反硝化置于前段的技术。该工艺流程如图1-2所示，产生的废水和硝化回流液首先进入缺氧池，废水中的有机碳源能够优先支持反硝化作用，避免额外投加碳源。在好氧池，水中残留的有机物被深度去除，有机氮和氨氮经过氨化和硝化作用转化为硝态氮回流至缺氧段进行反硝化作用。A/O工艺不仅无需投加额外碳源用于反硝化，而且反硝化池产生的碱度与硝化池消耗的碱度大致保持平衡，大大减少了投加碱源的量。A/O工艺的主要缺点是脱氮效率不高，一般为70%~80%。脱氮效果的影响因素主要包括以下条件：水力停留时间不小于6h；缺氧池溶氧应在0.5mg/L以下；好氧池溶氧应在2.0mg/L左右；硝化液回流比兼顾动力消耗和脱氮率的最佳值为200%~500%。1.2.3厌氧-缺氧-好氧图1-3A/A/O工艺脱氮流程图Fig.1-3DenitrogenflowchartwithA/A/Oprocess
【参考文献】：
期刊论文
[1]厌氧氨氧化工艺的机理及研究进展[J]. 王闯,赵鑫宇,邓守鸿. 建筑与预算. 2019(05)
[2]Characteristics of microbial community functional structure of a biological coking wastewater treatment system[J]. Dev Raj Joshi,Yu Zhang,Hong Zhang,Yingxin Gao,Min Yang. Journal of Environmental Sciences. 2018(01)
[3]焦化废水前置好氧流化床处理的必要性解析[J]. 张涛,韦朝海,任源,冯春华,吴海珍. 化工进展. 2017(08)
[4]市政污泥接种焦化废水好氧降解能力及微生物群落演替的响应分析[J]. 刘国新,吴海珍,孙胜利,胡肖怡,吴晓英,陈华勇,范一文,胡成生,韦朝海. 环境科学. 2017(09)
[5]异养硝化好氧反硝化菌脱氮特性的研究进展[J]. 何环,余萱,韩亚涛,占迪,石开仪. 工业水处理. 2017(04)
[6]焦化废水厌氧生物降解影响因素的识别[J]. 林柱东,韦朝海,梁丽琨,吴超飞,吴海珍,朱爽. 环境科学学报. 2017(09)
[7]焦化废水活性污泥细菌菌群结构分析[J]. 蒙小俊,李海波,曹宏斌,盛宇星. 环境科学. 2016(10)
[8]中试规模微气泡曝气生物膜反应器运行性能评估[J]. 刘春,张晶,张静,陈晓轩,张磊,曹丽亚. 环境科学. 2016(07)
[9]焦化废水中总氮的构成及在生物工艺中的转化[J]. 吕鹏飞,刘雷,吴海珍,韦朝海. 环境工程学报. 2015(10)
[10]pH对同步硝化反硝化生物膜内溶解氧分布的影响[J]. 黄胜娟,荣宏伟,林孟霞. 环境工程学报. 2015(09)
博士论文
[1]废水处理脱氮自调节模式[D]. 潘建新.华南理工大学 2018
硕士论文
[1]FeS自养反硝化与厌氧氨氧化耦合总氮去除及微生物特征[D]. 马景德.华南理工大学 2019
[2]采用含硫铁化学污泥作为电子供体的自养反硝化性能研究[D]. 付炳炳.华南理工大学 2018
[3]焦化废水厌氧生物降解特性及其影响因素的识别[D]. 林柱东.华南理工大学 2017
[4]固定床厌氧—好氧生物膜反应器处理焦化废水的实验研究[D]. 兰吉奎.暨南大学 2011
本文编号：3433001
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氮循
第一章绪论1第一章绪论本章综述了氮污染现状、生物脱氮理论和目前常见运行的工艺、脱氮路径的发展现状，重点介绍了焦化废水的特征，对焦化废水的来源、排放现状、特征和危害进行了概括总结，并重点陈述了其生物脱氮过程面临的问题，以及本课题的研究内容与意义。1.1氮污染氮元素是所有生物生存、繁衍所必需的营养元素之一。自然界中的氮循环始终保持着平衡稳定，但随着社会生产力的发展，人类对氮素过度的开发利用，氮循环遭到了严重的破坏。很多未经处理直接排放的生活污水和工业废水均含有大量的含氮污染物，给环境造成了难以预估的危害。近年来，我国对氨氮和总氮的排放制定了严格的标准。2002年颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的A标准明确规定氨氮的排放浓度不得超过5mg/L，总氮的排放浓度不得超过15mg/L。图1-1氮循环示意图Fig.1-1Schematicdiagramofnitrogencycle自然界中的氮主要以氮气的形式存在，氮气体积占大气总量的78%左右。但是氮气的结构非常稳定，常温下很难和其他物质发生反应，绝大多数生物无法通过吸收大气中的氮来合成自身活动所需物质。然而，氮是构成生命有机体的必需元素，是组成氨基酸的基本元素之一，在生物体内的各种生理活动中起到极大的作用。所以从氮气到有机氮的转换肯定存在一种途径。后来发现自然界中连接大气中的氮气和生命体中的有机氮的桥梁是一种固氮菌，它常常与豆科植物共生，能够将氮气同化为有机氮，继而被动物利用转化为动物蛋白和尿
华南理工大学硕士学位论文4消耗1.71g有机碳源（BOD），NO2-被反硝化需消耗2.86g有机碳源（BOD），同时产生3.57g碱度（CaCO3）。1.2.2缺氧-好氧图1-2A/O工艺脱氮流程图Fig.1-2DenitrogenflowchartwithA/OprocessA/O（Anoxic-Oxic）工艺流程短，只有两个构筑单元，是后续工艺发展的基础将反硝化置于前段的技术。该工艺流程如图1-2所示，产生的废水和硝化回流液首先进入缺氧池，废水中的有机碳源能够优先支持反硝化作用，避免额外投加碳源。在好氧池，水中残留的有机物被深度去除，有机氮和氨氮经过氨化和硝化作用转化为硝态氮回流至缺氧段进行反硝化作用。A/O工艺不仅无需投加额外碳源用于反硝化，而且反硝化池产生的碱度与硝化池消耗的碱度大致保持平衡，大大减少了投加碱源的量。A/O工艺的主要缺点是脱氮效率不高，一般为70%~80%。脱氮效果的影响因素主要包括以下条件：水力停留时间不小于6h；缺氧池溶氧应在0.5mg/L以下；好氧池溶氧应在2.0mg/L左右；硝化液回流比兼顾动力消耗和脱氮率的最佳值为200%~500%。1.2.3厌氧-缺氧-好氧图1-3A/A/O工艺脱氮流程图Fig.1-3DenitrogenflowchartwithA/A/Oprocess
【参考文献】：
期刊论文
[1]厌氧氨氧化工艺的机理及研究进展[J]. 王闯,赵鑫宇,邓守鸿. 建筑与预算. 2019(05)
[2]Characteristics of microbial community functional structure of a biological coking wastewater treatment system[J]. Dev Raj Joshi,Yu Zhang,Hong Zhang,Yingxin Gao,Min Yang. Journal of Environmental Sciences. 2018(01)
[3]焦化废水前置好氧流化床处理的必要性解析[J]. 张涛,韦朝海,任源,冯春华,吴海珍. 化工进展. 2017(08)
[4]市政污泥接种焦化废水好氧降解能力及微生物群落演替的响应分析[J]. 刘国新,吴海珍,孙胜利,胡肖怡,吴晓英,陈华勇,范一文,胡成生,韦朝海. 环境科学. 2017(09)
[5]异养硝化好氧反硝化菌脱氮特性的研究进展[J]. 何环,余萱,韩亚涛,占迪,石开仪. 工业水处理. 2017(04)
[6]焦化废水厌氧生物降解影响因素的识别[J]. 林柱东,韦朝海,梁丽琨,吴超飞,吴海珍,朱爽. 环境科学学报. 2017(09)
[7]焦化废水活性污泥细菌菌群结构分析[J]. 蒙小俊,李海波,曹宏斌,盛宇星. 环境科学. 2016(10)
[8]中试规模微气泡曝气生物膜反应器运行性能评估[J]. 刘春,张晶,张静,陈晓轩,张磊,曹丽亚. 环境科学. 2016(07)
[9]焦化废水中总氮的构成及在生物工艺中的转化[J]. 吕鹏飞,刘雷,吴海珍,韦朝海. 环境工程学报. 2015(10)
[10]pH对同步硝化反硝化生物膜内溶解氧分布的影响[J]. 黄胜娟,荣宏伟,林孟霞. 环境工程学报. 2015(09)
博士论文
[1]废水处理脱氮自调节模式[D]. 潘建新.华南理工大学 2018
硕士论文
[1]FeS自养反硝化与厌氧氨氧化耦合总氮去除及微生物特征[D]. 马景德.华南理工大学 2019
[2]采用含硫铁化学污泥作为电子供体的自养反硝化性能研究[D]. 付炳炳.华南理工大学 2018
[3]焦化废水厌氧生物降解特性及其影响因素的识别[D]. 林柱东.华南理工大学 2017
[4]固定床厌氧—好氧生物膜反应器处理焦化废水的实验研究[D]. 兰吉奎.暨南大学 2011
本文编号：3433001
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