催化内电解—生物膜耦合高效脱除低C/N比污水中氮素的研究
发布时间：2022-11-06 12:42
低碳氮比（C/N）污水的深度脱氮一直是污水处理研究领域的热点和难点。常规生物脱氮工艺处理低C/N比污水具有较大的局限性,因此研发高效、低耗、安全的脱氮新技术具有重要意义。本论文针对低C/N比污水处理中存在的问题,以课题组自主研发的复合催化生物载体为核心,从载体的化学脱氮性能和载体与微生物耦合生物脱氮工艺着手,研发催化内电解与生物膜耦合脱氮新技术。首先设计烧杯试验,对复合催化生物载体的化学活性进行了考察,探讨了不同条件下（反应时间、曝气、pH）载体化学还原硝氮的效能;然后利用该生物载体培养微生物,实现了催化内电解与生物膜的耦合,通过探究各因素对耦合体系脱氮的影响,获得了高效脱氮的最佳工艺运行参数,同时考察了反应器脱氮的沿程变化,并利用模型计算的方法考察了耦合体系的脱氮效能;接着利用烧杯试验的方法对脱氮体系内催化内电解和生物膜的耦合机制进行了验证;最后分析了催化内电解-生物膜耦合脱氮的经济效益。研究结果表明:（1）复合催化生物载体可在180 min内实现硝氮还原94.9%以上,且受pH值限制小,性能远优于零价铁。载体还原硝氮的反应为三级反应,其反应速率和氨氮生成量均随着原水中氨氮含量的升高...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景
1.1.1 水体中的氮污染
1.1.2 低C/N比污水
1.2 低C/N比污水的生物处理技术
1.2.1 传统生物脱氮技术
1.2.2 新型生物脱氮技术
1.3 以铁为基质的低C/N比污水处理研究进展
1.3.1 零价铁还原脱氮
1.3.2 铁基质自养反硝化脱氮
1.3.3 电极-生物膜法脱氮
1.4 研究意义及研究内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
2 试验材料与方法
2.1 复合催化生物载体
2.1.1 复合催化生物载体的制备工艺
2.1.2 复合催化生物载体的物理特征
2.1.3 复合催化生物载体的脱氮机理
2.2 实验所用试剂
2.3 水质检测方法及仪器
3 复合催化生物载体内电解还原硝氮的研究
3.1 试验装置及水质
3.1.1 试验装置
3.1.2 试验用水及水质
3.2 反应条件对复合催化生物载体内电解还原硝氮的影响
3.2.1 反应时间对内电解还原硝氮的影响
3.2.2 pH对内电解还原硝氮的影响
3.2.3 曝气对内电解还原硝氮的影响
3.3 原水水质对复合催化生物载体内电解还原硝氮的影响
3.3.1 原水水质对内电解还原硝氮的影响
3.3.2 氨氮对复合催化生物载体内电解还原硝氮的影响机制研究
3.4 本章小结
4 催化内电解-生物膜耦合深度脱氮工艺研究
4.1 试验装置及水质
4.1.1 试验装置
4.1.2 试验用水及水质
4.1.3 试验条件控制
4.2 反应器的启动
4.3 HRT对反应器处理效果的影响
4.4 DO对反应器处理效果的影响
4.5 进水PH对反应器处理效果的影响
4.6 本章小结
5 催化内电解-生物膜耦合作用验证及脱氮动力学分析
5.1 试验系统沿程污染物变化规律研究
5.1.1 沿程COD的变化
5.1.2 沿程氮素的变化
5.1.3 沿程其他指标的变化
5.2 催化内电解-生物膜耦合机制
5.2.1 试验方法
5.2.2 试验结果及讨论
5.3 催化内电解—生物膜耦合脱氮动力学分析
5.4 本章小结
6 催化内电解-生物膜耦合脱氮技术经济效益分析
6.1 催化内电解-生物膜耦合脱氮技术的应用可行性分析
6.2 催化内电解-生物膜耦合脱氮技术经济效益分析
6.3 本章小结
7 结论与建议
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 建议与展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]亚硝态氮对厌氧氨氧化反应的抑制及恢复研究[J]. 岳丹丹,梁海涛,赵磊,王天慧. 辽宁化工. 2016(08)
[2]零价铁还原脱氮技术研究进展[J]. 刘新超,贾磊,俞勤,何群彪,刘志刚. 四川环境. 2016(04)
[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]pH值和DO对厌氧氨氧化脱氮性能的影响[J]. 李亚峰,张文静,马晨曦. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2013(04)
[5]厌氧/好氧交替下SBR的短程硝化研究[J]. 桂丽娟,彭永臻,彭赵旭. 中国给水排水. 2013(09)
[6]常温ANAMMOX工艺运行性能及功能菌研究[J]. 李冬,邱文新,张男,吴迪,曾涛涛,畅晓燕,曾辉平,张杰. 中国环境科学. 2013(01)
[7]常温低基质下pH值和有机物对厌氧氨氧化的影响[J]. 鲍林林,赵建国,李晓凯,张杰,葛彦昭. 中国给水排水. 2012(13)
[8]缓解城市水资源短缺需多措并举[J]. 张亮,洪涛,王宇飞. 中国发展观察. 2012(06)
[9]浅议我国西北地区城市发展与水生态系统的关系[J]. 刘莹. 甘肃社会科学. 2011(05)
[10]微波催化氧化法预处理垃圾渗滤液的研究[J]. 王杰,马溪平,唐凤德,杨春璐,李悦,郭斌. 中国环境科学. 2011(07)
博士论文
[1]固定化微生物组合床型对低碳氮比污水的脱氮性能研究[D]. 贾小宁.兰州大学 2014
[2]不同电子供体深度脱氮工艺及微生物群落特征研究[D]. 李彭.清华大学 2014
[3]低C/N比污水间歇曝气MBR脱氮研究[D]. 陆谢娟.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]我国地下水污染防治立法问题研究[D]. 谢莹莹.河南大学 2015
[2]脱氮复合生物载体的制备及其在低C/N比污水脱氮处理中的应用研究[D]. 朱善斌.北京交通大学 2014
[3]零价铁法去除地下水中硝酸盐的试验研究[D]. 姚松涛.沈阳建筑大学 2011
本文编号：3703520
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景
1.1.1 水体中的氮污染
1.1.2 低C/N比污水
1.2 低C/N比污水的生物处理技术
1.2.1 传统生物脱氮技术
1.2.2 新型生物脱氮技术
1.3 以铁为基质的低C/N比污水处理研究进展
1.3.1 零价铁还原脱氮
1.3.2 铁基质自养反硝化脱氮
1.3.3 电极-生物膜法脱氮
1.4 研究意义及研究内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
2 试验材料与方法
2.1 复合催化生物载体
2.1.1 复合催化生物载体的制备工艺
2.1.2 复合催化生物载体的物理特征
2.1.3 复合催化生物载体的脱氮机理
2.2 实验所用试剂
2.3 水质检测方法及仪器
3 复合催化生物载体内电解还原硝氮的研究
3.1 试验装置及水质
3.1.1 试验装置
3.1.2 试验用水及水质
3.2 反应条件对复合催化生物载体内电解还原硝氮的影响
3.2.1 反应时间对内电解还原硝氮的影响
3.2.2 pH对内电解还原硝氮的影响
3.2.3 曝气对内电解还原硝氮的影响
3.3 原水水质对复合催化生物载体内电解还原硝氮的影响
3.3.1 原水水质对内电解还原硝氮的影响
3.3.2 氨氮对复合催化生物载体内电解还原硝氮的影响机制研究
3.4 本章小结
4 催化内电解-生物膜耦合深度脱氮工艺研究
4.1 试验装置及水质
4.1.1 试验装置
4.1.2 试验用水及水质
4.1.3 试验条件控制
4.2 反应器的启动
4.3 HRT对反应器处理效果的影响
4.4 DO对反应器处理效果的影响
4.5 进水PH对反应器处理效果的影响
4.6 本章小结
5 催化内电解-生物膜耦合作用验证及脱氮动力学分析
5.1 试验系统沿程污染物变化规律研究
5.1.1 沿程COD的变化
5.1.2 沿程氮素的变化
5.1.3 沿程其他指标的变化
5.2 催化内电解-生物膜耦合机制
5.2.1 试验方法
5.2.2 试验结果及讨论
5.3 催化内电解—生物膜耦合脱氮动力学分析
5.4 本章小结
6 催化内电解-生物膜耦合脱氮技术经济效益分析
6.1 催化内电解-生物膜耦合脱氮技术的应用可行性分析
6.2 催化内电解-生物膜耦合脱氮技术经济效益分析
6.3 本章小结
7 结论与建议
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 建议与展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]亚硝态氮对厌氧氨氧化反应的抑制及恢复研究[J]. 岳丹丹,梁海涛,赵磊,王天慧. 辽宁化工. 2016(08)
[2]零价铁还原脱氮技术研究进展[J]. 刘新超,贾磊,俞勤,何群彪,刘志刚. 四川环境. 2016(04)
[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]pH值和DO对厌氧氨氧化脱氮性能的影响[J]. 李亚峰,张文静,马晨曦. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2013(04)
[5]厌氧/好氧交替下SBR的短程硝化研究[J]. 桂丽娟,彭永臻,彭赵旭. 中国给水排水. 2013(09)
[6]常温ANAMMOX工艺运行性能及功能菌研究[J]. 李冬,邱文新,张男,吴迪,曾涛涛,畅晓燕,曾辉平,张杰. 中国环境科学. 2013(01)
[7]常温低基质下pH值和有机物对厌氧氨氧化的影响[J]. 鲍林林,赵建国,李晓凯,张杰,葛彦昭. 中国给水排水. 2012(13)
[8]缓解城市水资源短缺需多措并举[J]. 张亮,洪涛,王宇飞. 中国发展观察. 2012(06)
[9]浅议我国西北地区城市发展与水生态系统的关系[J]. 刘莹. 甘肃社会科学. 2011(05)
[10]微波催化氧化法预处理垃圾渗滤液的研究[J]. 王杰,马溪平,唐凤德,杨春璐,李悦,郭斌. 中国环境科学. 2011(07)
博士论文
[1]固定化微生物组合床型对低碳氮比污水的脱氮性能研究[D]. 贾小宁.兰州大学 2014
[2]不同电子供体深度脱氮工艺及微生物群落特征研究[D]. 李彭.清华大学 2014
[3]低C/N比污水间歇曝气MBR脱氮研究[D]. 陆谢娟.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]我国地下水污染防治立法问题研究[D]. 谢莹莹.河南大学 2015
[2]脱氮复合生物载体的制备及其在低C/N比污水脱氮处理中的应用研究[D]. 朱善斌.北京交通大学 2014
[3]零价铁法去除地下水中硝酸盐的试验研究[D]. 姚松涛.沈阳建筑大学 2011
本文编号：3703520
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