自养菌—异养菌协同反硝化脱硫工艺的运行与调控策略

发布时间：2021-05-14 21:54

　　针对高含硫含氮有机废水的水质复杂和现有生物处理技术工艺系统复杂,运行操作成本高,氮硫去除能力低下等技术瓶颈,提出了自养菌-异养菌协同反硝化脱硫技术,该技术基于自养微生物和异养微生物的协同作用,可实现硫化物、硝酸盐和有机碳的同步高效去除,同时将硫化物转化为单质硫实现资源化回收,消除二次环境污染,是一种高效、经济、稳定、先进的生物处理工艺。本研究主要围绕自养菌-异养菌协同反硝化脱硫工艺（A&H-DSR）的运行与调控策略展开研究,考察了反硝化脱硫工艺的运行效能和影响因素,提出了微氧强化技术来解决高浓度硫化物的抑制,分离筛选到高效脱硫异养菌株Pseudomonas sp. C27,打破了自养微生物反硝化脱硫的传统观念,对自养微生物和异养微生物协同规律的探索提供了崭新的思路;并分析了工艺系统内自养微生物和异养微生物对反硝化脱硫工艺的贡献,从而为提高工艺运行效能和解决高浓度有毒硫化物的抑制所采取的调控策略提供了重要的理论基础。通过不同反应器的运行确定了膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）为反硝化脱硫工艺的最佳形式,同时考察了碳氮比、硫化物浓度、负荷等对反硝化脱硫工艺的运行效能的影响,确定最佳的... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 含硫含氮有机废水的常规生物处理技术
        1.2.1 生物脱硫技术研究进展
        1.2.2 生物脱氮技术研究进展
        1.2.3 常规生物脱硫和脱氮技术的优势与弊端
    1.3 新型同步脱硫脱氮技术的出现及研究进展
        1.3.1 自养反硝化技术
        1.3.2 混养反硝化技术
        1.3.3 自养和异养联合反硝化脱硫技术
        1.3.4 一体式碳氮硫同步脱除技术
    1.4 同步反硝化脱硫技术的工程应用潜力以及亟待解决的技术挑战
        1.4.1 开发高效、稳定的运行处理设备
        1.4.2 实现高负荷处理能力的优化调控方法
        1.4.3 针对工艺运行获得高单质硫转化率的多尺度调节
        1.4.4 高硫化物浓度带来的毒性抑制解决策略
        1.4.5 基于数学模型建立以及预测指导工艺运行
    1.5 本文的主要研究内容
        1.5.1 课题来源
        1.5.2 本课题研究内容
        1.5.3 本课题技术路线
第2章 试验材料与方法
    2.1 试验装置
    2.2 试验材料
        2.2.1 试验废水
        2.2.2 试验污泥
        2.2.3 试验药品
    2.3 分析方法
        2.3.1 主要分析项目
        2.3.2 单质硫的检测
        2.3.3 功能酶的测定
        2.3.4 活性污泥样品DGGE 分析
第3章 反硝化脱硫工艺的运行效能及影响因素
    3.1 引言
    3.2 反硝化脱硫工艺形式的优化
        3.2.1 升流式固定床反应器(UAFB) 的运行效能
        3.2.2 膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB）的启动以及运行效能
    3.3 碳氮比对反硝化脱硫运行效果的影响
        3.3.1 硫化物的去除及转化规律
        3.3.2 硝酸盐的去除以及转化规律
        3.3.3 乙酸盐的去除以及转化规律
    3.4 不同硫化物浓度对反硝化脱硫运行效果的影响
        3.4.1 硫化物的去除以及转化规律
        3.4.2 硝酸盐的去除以及转化规律
        3.4.3 乙酸盐的去除以及转化规律
    3.5 不同负荷对反硝化脱硫工艺的影响
        3.5.1 硫化物的去除及单质硫产率
        3.5.2 硝酸盐的去除及其转化规律
        3.5.3 乙酸盐的去除
        3.5.4 总氮（TN）的去除规律
        3.5.5 ORP 的变化规律
        3.5.6 不同负荷条件下的微生物群落结构及动态分析
    3.6 反硝化脱硫过程的物料平衡
        3.6.1 硫平衡分析
        3.6.2 氮平衡分析
        3.6.3 碳平衡分析
    3.7 本章小结
第4章 高效脱硫异养菌株的筛选及其反硝化脱硫特性研究
    4.1 引言
    4.2 高效脱硫异养菌株的分离和筛选
        4.2.1 高效脱硫异养菌株的富集与分离
        4.2.2 高效脱硫异养菌株的筛选以及分子生物学鉴定
        4.2.3 高效脱硫异养菌株C27 的形态特征
    4.3 菌株 C27 在不同环境因子下的生长规律
        4.3.1 不同碳源利用
        4.3.2 生长温度
        4.3.3 不同pH 生长条件下的反硝化脱硫性能
    4.4 不同初始硫化物浓度对菌株C27 反硝化脱硫性能的影响
        4.4.1 污染物的非生物降解
        4.4.2 菌株C27 在自养条件和异养条件下的反硝化脱硫特性
        4.4.3 不同初始硫化物浓度条件下的反硝化脱硫性能
        4.4.4 不同初始硫化物浓度条件下的产气情况
        4.4.5 不同初始硫化物浓度对亚硝酸盐还原酶活性的影响
    4.5 不同碳氮比对菌株C27 反硝化脱硫性能的影响
        4.5.1 碳氮比对硫化物去除能力的影响
        4.5.2 碳氮比对硝酸盐和乙酸盐降解能力的影响
    4.6 微氧条件对菌株C27 反硝化脱硫性能的影响
        4.6.1 厌氧条件下C27 降解硫化物、硝酸盐和乙酸盐的能力
        4.6.2 微氧条件下C27 降解硫化物、硝酸盐和乙酸盐的能力
        4.6.3 微氧和厌氧条件下菌株C27 功能酶的活性
    4.7 连续流条件下菌株C27 的反硝化脱硫效能
    4.8 本章小结
第5章 自养反硝化和异养反硝化的协同机制与工艺调控
    5.1 引言
    5.2 最小功能菌团的获得及其反硝化脱硫性能
        5.2.1 最小功能菌团代谢硫化物、硝酸盐和乙酸盐的能力
        5.2.2 不同稀释倍数混合菌液的群落结构
    5.3 菌株C27 代谢途径的推导
        5.3.1 菌株C27 可能的代谢途径假设
        5.3.2 菌株C27 的代谢途径对工艺运行调控的指导
    5.4 自养、异养和混合培养条件下的EGSB 反应器的运行效能
        5.4.1 异养条件下反应器的运行效能
        5.4.2 自养条件下反应器的运行效能
        5.4.3 自养条件下工艺系统崩溃后的恢复
    5.5 解决高浓度硫化物抑制的微氧强化调控
        5.5.1 微氧条件下工艺运行效能的强化
        5.5.2 微氧条件下功能菌群的代谢特征
        5.5.3 微氧强化工艺运行效能的微生物机理
    5.6 极限负荷下系统崩溃的原因解析以及适应不同水质的多尺度调控策略
    5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]硫氮比对厌氧生物同步脱氮除硫工艺性能的影响[J]. 蔡靖,郑平,胡宝兰,金仁村.  环境科学学报. 2008(08)
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[3]脱氮硫杆菌在废水脱硫、脱氮处理工艺中的应用[J]. 王爱杰,杜大仲,任南琪,赵秋实,王文静.  哈尔滨工业大学学报. 2004(04)
[4]连续流完全混合生物膜法处理硫酸盐废水[J]. 刘广民,任南琪,王旭,杜大仲,王爱杰,甄卫东.  中国给水排水. 2003(10)
[5]高浓度硫酸盐废水治理技术的研究[J]. 王浩源,缪应祺.  环境导报. 2001(01)
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[8]生物法处理含硫酸盐酸性废水及回收单质硫工艺[J]. 李亚新,苏冰琴,耿诏宇,药宝宝,池勇志.  给水排水. 2000(08)
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[10]两相厌氧工艺处理含硫酸盐有机废水的研究[J]. 杨景亮,左剑恶,胡纪萃.  环境科学. 1995(03)

硕士论文
[1]自养脱硫反硝化反应器微生物群落动态及功能菌群分析[D]. 于振国.哈尔滨工业大学 2007
[2]EGSB同步脱硫反硝化的运行效能和颗粒污泥的特性研究[D]. 陈川.哈尔滨工业大学 2007
[3]同步脱硫反硝化工艺运行效能及关键影响因素研究[D]. 邓旭亮.哈尔滨工业大学 2006



本文编号：3186398