同时亚硝化/厌氧氨氧化/反硝化（SNAD）—藻类耦合工艺处理污泥消化液及强化产能技术研究
发布时间：2023-05-14 05:13
近年来,国内外把能量中和(Energy neutral)或能量盈余(Energy positive)作为未来污水处理的重要指标。其主要思路是通过回收污水中的有机碳源(COD),将其转化为甲烷后结合低能耗技术进行生物脱氮。亚硝化/厌氧氨氧化/反硝化(SNAD)-固定生物膜/活性污泥(IFAS)工艺具有同时脱氮除碳、占地面积小和工艺流程简明等优势,被列为未来污水生物脱氮的重要工艺。本文研究目的是通过发展一项瘤胃液预处理藻类厌氧发酵结合SNAD-光生物反应器(PBR)耦合工艺处理污泥消化液强化产能技术,旨在实现生物脱氮除碳除磷的同时降低能耗,利用瘤胃液预处理及与消化污泥共发酵藻类与剩余污泥回收有机碳能的同时增加产能,为能量自给污水处理提供一种新思路和新工艺。首先,本研究以藻类培养过程中的生长代谢特性为立足点,考察了藻类PBR处理实际污泥消化液过程中不同影响条件对藻类氮磷去除率的影响。通过Box-Behnken Design(BBD)响应曲面法优化结果表明磷浓度为40 mg/L,CO2曝气浓度为2.6%,光强11847 lx条件下NH4+-N最大去除率的预测值为29.9%。进一步通过Centr...
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号与缩写表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 基于能源回收的可持续污水处理
1.3 废水微生物脱氮技术
1.3.1 硝化-反硝化生物脱氮工艺
1.3.2 亚硝化生物脱氮技术
1.3.3 厌氧氨氧化生物脱氮技术
1.4 藻类资源化利用
1.4.1 藻类脱氮技术
1.4.2 藻类产能技术
1.5 厌氧发酵技术研究进展
1.5.1 厌氧发酵机理
1.5.2 厌氧发酵影响因素
1.5.3 藻类厌氧发酵预处理技术的研究进展
1.5.4 藻类共发酵技术的研究进展
1.6 瘤胃微生物在纤维素原料处理上应用
1.6.1 瘤胃微生物组成
1.6.2 瘤胃微生物对纤维素的降解机制
1.7 本文的研究目的、意义和内容
1.7.1 研究目的和意义
1.7.2 研究内容
2 藻类生长条件优化及N、P去除效果研究
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验材料及仪器
2.2.2 藻类选取及实验进水水质
2.2.3 分析方法
2.2.4 反应器结构及运行
2.2.5 相关计算参数的确定
2.2.6 Box-Behnken Design (BBD)响应曲面实验设计
2.2.7 Central Composite Rotatable Design (CCRD)响应曲面实验设计
2.2.8 模型拟合及统计分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 藻类筛选
2.3.2 光照强度、CO2曝气浓度及磷浓度对藻类生长及脱氮影响
2.3.3 BBD响应曲面法优化结果与分析
2.3.4 CCRD响应曲面法优化结果与分析
2.3.5 动力学结果与分析
2.3.6 藻类光生物反应器处理实际污泥消化液性能表现
2.4 本章小结
3 SNAD-PBR耦合工艺处理污泥消化液研究
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验材料及仪器
3.2.2 接种污泥及实验进水水质
3.2.3 分析方法
3.2.4 扫描电镜分析(SEM)
3.2.5 生物菌群比生长活性分析
3.2.6 生物样品DNA的提取
3.2.7 生物样品16 S rRNA PCR扩增
3.2.8 生物样品Miseq高通量测序
3.2.9 实验装置
3.3 结果与讨论
3.3.1 SNAD-IFAS工艺的启动实验
3.3.2 SNAD-IFAS工艺连续运行实验
3.3.3 SNAD-PBR联合工艺连续运行实验
3.4 本章小结
4 瘤胃液预处理及与厌氧消化污泥共发酵藻类研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验材料及仪器
4.2.2 缓冲溶液的配置
4.2.3 原材料选取
4.2.4 分析方法
4.2.5 实验装置及方案
4.2.6 生物产甲烷潜力(BMP)分析
4.2.7 Gompetiz模型分析
4.2.8 生物样品DNA的提取
4.2.9 生物样品16 S rRNA PCR扩增
4.2.10 生物样品Miseq高通量测序
4.3 结果与讨论
4.3.1 瘤胃液预处理及与厌氧消化污泥共发酵对藻类发酵影响研究
4.3.2 瘤胃液预处理时间对藻类发酵影响研究
4.4 本章小结
5 瘤胃液预处理及与消化污泥混合发酵藻类与剩余污泥研究
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 实验材料及仪器
5.2.2 缓冲溶液的配置
5.2.3 原材料选取
5.2.4 分析方法
5.2.5 实验装置及方案
5.2.6 生物产甲烷潜力(BMP)分析
5.2.7 Gompetiz模型分析
5.2.8 生物样品DNA的提取
5.2.9 生物样品16 S rRNA PCR扩增
5.2.10 生物样品Miseq高通量测序
5.2.11 CCRD响应曲面实验设计
5.2.12 模型拟合及统计分析
5.3 结果与讨论
5.3.1 不同底物混合比对污泥与藻类混合发酵影响研究
5.3.2 不同pH对污泥与藻类混合发酵影响研究
5.3.3 CCRD响应面法优化结果与分析
5.4 本章小结
6 藻类发酵联合SNAD-PBR耦合工艺能耗及运行成本分析
6.1 引言
6.2 工艺流程设计
6.3 工艺能耗分析
6.3.1 物质平衡分析
6.3.2 能耗分析
6.4 工艺运行成本分析
6.4.1 运行成本组成
6.4.2 工艺运行成本分析
6.5 本章小结
7 结论与创新点
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
本文编号：3817254
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号与缩写表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 基于能源回收的可持续污水处理
1.3 废水微生物脱氮技术
1.3.1 硝化-反硝化生物脱氮工艺
1.3.2 亚硝化生物脱氮技术
1.3.3 厌氧氨氧化生物脱氮技术
1.4 藻类资源化利用
1.4.1 藻类脱氮技术
1.4.2 藻类产能技术
1.5 厌氧发酵技术研究进展
1.5.1 厌氧发酵机理
1.5.2 厌氧发酵影响因素
1.5.3 藻类厌氧发酵预处理技术的研究进展
1.5.4 藻类共发酵技术的研究进展
1.6 瘤胃微生物在纤维素原料处理上应用
1.6.1 瘤胃微生物组成
1.6.2 瘤胃微生物对纤维素的降解机制
1.7 本文的研究目的、意义和内容
1.7.1 研究目的和意义
1.7.2 研究内容
2 藻类生长条件优化及N、P去除效果研究
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验材料及仪器
2.2.2 藻类选取及实验进水水质
2.2.3 分析方法
2.2.4 反应器结构及运行
2.2.5 相关计算参数的确定
2.2.6 Box-Behnken Design (BBD)响应曲面实验设计
2.2.7 Central Composite Rotatable Design (CCRD)响应曲面实验设计
2.2.8 模型拟合及统计分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 藻类筛选
2.3.2 光照强度、CO2曝气浓度及磷浓度对藻类生长及脱氮影响
2.3.3 BBD响应曲面法优化结果与分析
2.3.4 CCRD响应曲面法优化结果与分析
2.3.5 动力学结果与分析
2.3.6 藻类光生物反应器处理实际污泥消化液性能表现
2.4 本章小结
3 SNAD-PBR耦合工艺处理污泥消化液研究
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验材料及仪器
3.2.2 接种污泥及实验进水水质
3.2.3 分析方法
3.2.4 扫描电镜分析(SEM)
3.2.5 生物菌群比生长活性分析
3.2.6 生物样品DNA的提取
3.2.7 生物样品16 S rRNA PCR扩增
3.2.8 生物样品Miseq高通量测序
3.2.9 实验装置
3.3 结果与讨论
3.3.1 SNAD-IFAS工艺的启动实验
3.3.2 SNAD-IFAS工艺连续运行实验
3.3.3 SNAD-PBR联合工艺连续运行实验
3.4 本章小结
4 瘤胃液预处理及与厌氧消化污泥共发酵藻类研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验材料及仪器
4.2.2 缓冲溶液的配置
4.2.3 原材料选取
4.2.4 分析方法
4.2.5 实验装置及方案
4.2.6 生物产甲烷潜力(BMP)分析
4.2.7 Gompetiz模型分析
4.2.8 生物样品DNA的提取
4.2.9 生物样品16 S rRNA PCR扩增
4.2.10 生物样品Miseq高通量测序
4.3 结果与讨论
4.3.1 瘤胃液预处理及与厌氧消化污泥共发酵对藻类发酵影响研究
4.3.2 瘤胃液预处理时间对藻类发酵影响研究
4.4 本章小结
5 瘤胃液预处理及与消化污泥混合发酵藻类与剩余污泥研究
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 实验材料及仪器
5.2.2 缓冲溶液的配置
5.2.3 原材料选取
5.2.4 分析方法
5.2.5 实验装置及方案
5.2.6 生物产甲烷潜力(BMP)分析
5.2.7 Gompetiz模型分析
5.2.8 生物样品DNA的提取
5.2.9 生物样品16 S rRNA PCR扩增
5.2.10 生物样品Miseq高通量测序
5.2.11 CCRD响应曲面实验设计
5.2.12 模型拟合及统计分析
5.3 结果与讨论
5.3.1 不同底物混合比对污泥与藻类混合发酵影响研究
5.3.2 不同pH对污泥与藻类混合发酵影响研究
5.3.3 CCRD响应面法优化结果与分析
5.4 本章小结
6 藻类发酵联合SNAD-PBR耦合工艺能耗及运行成本分析
6.1 引言
6.2 工艺流程设计
6.3 工艺能耗分析
6.3.1 物质平衡分析
6.3.2 能耗分析
6.4 工艺运行成本分析
6.4.1 运行成本组成
6.4.2 工艺运行成本分析
6.5 本章小结
7 结论与创新点
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
本文编号：3817254
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3817254.html
