透水混凝土生态膜生物反应器污水脱氮机理及工艺特性研究

发布时间：2020-07-08 06:40

【摘要】： 治理水污染已成为当前我国城镇社会经济发展中迫切需要解决的重要问题，在水体污染严重和资金相对缺乏的情况下，非常有必要寻求低投资、低成本、低运行费用的污水处理技术。透水混凝土生态膜法污水处理技术正是为了适应这种要求而提出来的。本研究采用水泥、黄沙、碎石、粉煤灰和活性材料CRLT-1等制成透水混凝土生态膜片，在自制的渠式反应器中进行城市污水净化实验研究。本文主要研究了透水混凝土生态膜挂膜特性和运行条件对去除城市污水中有机物、总氮的影响，查明了反应器膜片上的生物量、生物活性、微生物分布状况，分析了反应器中的生物膜特征和脱氮性能。透水混凝土生态膜生物反应器具有挂膜启动快的优点，采用循环挂膜方式可以加速生物膜的形成，达到稳定运行阶段只需15天时间。采用实际生活污水考察了不同运行条件下反应器去除有机物和脱氮的效果，优化了运行条件。反应器经过半年多的连续运行，结果表明，在反应器内实现了同时硝化反硝化(SND)，且运行稳定，说明了反应器的抗冲击负荷能力较强。在停留时间为2.5h、有机负荷为1.04～3.01kgCOD／(m~3·d)、COD／TN为4.0～9.5之间、低溶解氧(进口处DO为1.5mg／L)的条件下，反应器对COD、NH_4~+-N和TN的去除率平均能达76％、66％和33％。进水COD／TN比对反应器硝化和反硝化效果有明显影响，随着进水COD／TN比的增加，硝化率先微升后明显下降，COD／TN 7.7左右时，反应器对TN的去除率最好，可达38％左右。反应器内DO分布不均匀，在一定的流量下，水体DO沿流向、水深均递减，反应器中存在表层好氧、中部兼氧和底层缺氧状态；水体pH在反应器沿程波动小，呈下降趋势。反应器内存在着丰富的原生动物和后生动物，建立了较长的食物链；生物膜的生物量、生物活性的分布具有一定特点和规律，生物膜量和生物活性沿流程逐渐下降，膜片单位表面积的微生物量和单个膜片的微生物活性(用SOUR表示)分别在3.16～10.72mg／cm~2和8.32～14.59mgO_2／g·h之间；在反应器内存在内部微环境，不同区域均有同时硝化反硝化现象的发生；在反应器后槽亚硝化菌和硝化菌数量明显减少。根据环境微生物学理论，结合实验监测和分析结果，推导得出了透水混凝土生态膜生物反应器的去除有机物和硝化反应动力学方程，分别为： S=S_0exp(-17.8(A／(QS_0~(-0.15))L)和S=S_0exp(-7.61(A／(QS_0~-(0.11))L) 本研究探讨了透水混凝土生态膜生物反应器反应机理和反应动力学，为该项技术在城市污水处理的工程应用提供了依据，具有一定的实用价值。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X703
【图文】：

照片,生物相,生物膜,荧光显微镜

定时候后细菌数维持在106一105个几;挂膜初期就观察到膜片上有原生动物如豆形虫、‘肾形虫、纤毛虫、钟虫等，而后生动物只是在挂膜成熟后才观察到。用光学显微镜拍摄得到的成熟生物膜照片见图3.7。通过观察发现载体表面的生物膜大致可分为内、外两层，其中内层基膜(比较密实)主要由大量球菌、杆菌及其胞外分泌物组成，而表层膜(较疏松，易脱落)主要是由丝状细菌的菌丝组成，且菌丝的表面附着有球菌、杆菌等。挂膜过程中通过显微镜镜检对两个反应器中生物膜上(中槽上)的细菌、原生动物与后生动物进行观察计数的结果如表3.3所示，可以看出2号反应器的生物量较多

杆状,菌体,革兰氏阴性,细菌

年H月分别利用文献【’48一，49]所说的培养基对系统中异养细菌进行富集分离，由琼脂培养基、马铃薯培养基、淀粉培养基得到以下特征的细菌，部分菌落特征如图3.8:①细菌菌落小而圆，直径2一3~，表面光滑，颜色为淡黄色、浅红色:菌体杆状;革兰氏阴性;约占培养细菌的30%以上。②菌落大，直径可达5一8~，黄色或者橙色，凸状，湿润而光滑，边缘整齐，菌体为革兰氏阴性，短柱状或者杆状;③菌落边缘扩展;表面粗糙，无色或者呈奶色，菌体革兰氏阳性，杆状，少数菌体内发现芽抱;④菌台丰厚，表面光滑，粘稠，无色或者浅色;菌体杆状。以上特征的细菌在培养出的细菌中占了一半以上

细菌,中丝,生物膜,荧光

以上特征的细菌在培养出的细菌中占了一半以上，是处理系统中的优势菌，对照文献[32」，初步认定的优势细菌主要有芽抱杆菌、无色杆菌等。此外，膜片上丝状微生物很多(图3.9)，包括球衣菌、镰刀霉菌、毛霉菌、根霉菌等。淀粉培养基菌落蛋白陈培养基菌落图3.8菌落培养特征 Figure3.8CharacterofbacteriagrouP

【引证文献】