温度、盐度对内回流PN-ANAMMOX反应器的运行影响及调控

发布时间：2018-06-24 20:01

本文选题：部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺 + 温度　；参考：《苏州科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺(PN-Anammox)是一种新型生物脱氮工艺,厌氧氨氧化(ANAMMOX)是一种新型的脱氮技术,具有经济高效、环境友好、脱氮潜力较高等优点。据目前的文献报道,实验室规模的厌氧氨氧化反应器脱氮效能达到76.5 kg·m~(-3)·d~(-1)以上。基于厌氧氨氧化的PN-ANAMMOX为代表的生物自养脱氮联合工艺受到国内外研究学者的广泛关注。与传统生物脱氮工艺相比,PN-ANAMMOX工艺具有容积负荷高、能源消耗少、污泥产量低等优点,已成为当前生物脱氮领域的热点。PN-ANAMMOX工艺反应条件苛刻,为了使两者功能菌发挥其最大效能,需要将常温废水加热至35℃左右,这部分的能耗不亚于传统生物脱氮工艺。为了发挥PN-ANAMMOX联合工艺的优势,对PN-ANAMMOX工艺的控温优化就显得尤为重要。实际废水中会含有一定的盐度,适量的盐具有加快酶促反应,维持膜平衡和调解渗透压的重要作用,但高浓度的盐类物质会引起废水渗透压升高,过高的渗透压会降低微生物活性,甚至导致微生物死亡,因此需研究该工艺的最适盐度。本研究的主要目的是开展系统的试验研究,通过对PN-ANAMMOX工艺反应的适宜运行的温度、盐度的优化,来提高脱氮效率。通过对PN-ANAMMOX反应器在常温下逐步降温的条件下氮素转化效率的测定,确定各区域对温度的耐受条件,明确温度变化首先对哪个区的氮素转化效能产生影响,先受到影响的区域的氮素转化效能的下降幅度的大小,从而确定温度重点影响哪个区域,找到PN-ANAMMOX工艺最经济的温度从而确定低温下调控措施。通过对PN-ANAMMOX反应器在不同盐度下氮素转化效率的测定,明确盐度对各区域脱氮效能的影响,确定各区域对盐度的耐受条件,得出在盐度冲击过程中的调控措施。采用具有回流的部分亚硝化和厌氧氨氧化串联工艺,利用季节更替时温度的变化,研究了逐步降温对各区域脱氮能力的影响。结果表明,当温度降低到25℃时,联合工艺的整体脱氮速率下降幅度较大,由1 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到0.5 kg·m~(-3)·d~(-1);厌氧区脱氮速率开始明显下降,由18 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到9 kg·m~(-3)·d~(-1)。当温度降低到20℃时,亚硝化区的氮转化速率开始明显下降,由0.9 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到0.2kg·m~(-3)·d~(-1),此时联合工艺的脱氮速率下降幅度并没有那么明显。此时,出水NO_3--N的浓度迅速增大,表明AOB的优势生长被打破,NOB开始大量增长。运用Arrhenius公式对联合工艺整体脱氮速率及各个区域脱氮速率与温度的关系进行非线性拟合,厌氧区脱氮速率的温度特征系数比亚硝化区氮转化速率的温度特征系数大,表明温度对厌氧氨氧化的效能影响更大,整个联合工艺的脱氮效能与厌氧区的脱氮效能更相近,联合工艺的脱氮速率由厌氧氨氧化过程限制。采用人工配水,进行盐度对PN-Anammox联合工艺的脱氮速率的实验研究。研究结果表明5 g.L~(-1)的盐度对PN-Anammox联合工艺的整体脱氮速率、亚硝化区的氮转化速率以及厌氧区脱氮速率都有促进作用。10 g.L~(-1)的盐度对ANAMMOX的脱氮速率已经有抑制作用,10 g.L~(-1)的盐度对PN-ANAMMOX工艺以及亚硝化部分依然有促进作用。到20 g.L~(-1)的盐度对PN-ANAMMOX工艺亚硝区的氮转化速率也开始有抑制作用。25 g.L~(-1)的盐度对PN-Anammox工艺联合工艺的整体脱氮速率有很强的抑制,低于未加盐度时联合工艺脱氮速率的一半。在盐度为20 g.L~(-1)时初始曝气量是340 L.h~(-1),亚硝化区好氧氮转化速率是0.7 kg·m~(-3)·d~(-1),曝气量逐渐提升至500L.h~(-1),亚硝化区好氧氮转化速率升高到0.9 kg·m~(-3)·d~(-1)。继续提升曝气量,亚硝化区好氧氮转化速率不再提升。在盐度高达25 g.L~(-1)时,增大曝气量也无法提高反应速率。做完盐度对PN-Anammox工艺的影响实验后进行恢复实验。没有加入盐度时亚硝化区的好氧氮转化速率是0.8 kg·m~(-3)·d~(-1),刚启动时亚硝化区的好氧氮转化速率是0.2 kg·m~(-3)·d~(-1),反应器运行11天,亚硝化过程恢复的较好,好氧氮转化速率升高到0.6 kg·m~(-3)·d~(-1),到第20天,好氧氮转化速率升高到1 kg·m~(-3)·d~(-1)。没有加入盐度时PN-ANAMMOX联合工艺的整体脱氮速率是0.8 kg·m~(-3)·d~(-1),受到盐度冲击后联合工艺的整体脱氮速率下降到0.4 kg·m~(-3)·d~(-1),恢复20天后,PN-Anammox联合工艺的整体脱氮速率恢复到原先的0.8 kg·m~(-3)·d~(-1)。
[Abstract]:In order to improve the nitrogen conversion efficiency , it is very important to study the effect of temperature and salinity on the nitrogen conversion efficiency of PN - ANAM1 reactor . The effect of salinity on the denitrification rate of PN - Anammox process is much higher than that in the anaerobic zone . The results show that the rate of denitrification in the nitrosation zone is more similar to that of the anaerobic zone . The results show that the salinity of the whole combined process has a higher effect on the nitrogen conversion rate of the N - Anammox process . The results show that the salinity of the whole combined process is higher than that of the anaerobic zone . The rate of denitrification in the nitrosation zone is increased to 0.9 kg 路 m ~ ( -1 ) . The rate of aerobic nitrogen conversion in the nitrosation zone is 0.8 kg 路 m ~ ( -1 ) .
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

【参考文献】