【摘要】：隨著科技進步,人口增長,土地短缺和能源緊張的問題的日益突出,如何降低污水處理設備的能源消耗,減少處理設施占地面積,提高處理工藝凈化效率的需求變得越來越緊迫。與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝相比,同步硝化反硝化具有能夠節(jié)省碳源、降低能耗、減少設施占地面積、提高處理能力、簡化日常操作流程等優(yōu)點。而穩(wěn)定高效的好氧反硝化是實現(xiàn)同步硝化反硝化的關鍵。另一方面,鐵作為微生物活動所必須的元素,亦是污水生物脫氮過程中必不可少的元素之一。通過向污水處理系統(tǒng)中添加零價鐵或鐵鹽來調(diào)高污泥活性及處理性能,是近年來出現(xiàn)的一種新型生物處理方法。本研究探究了零價鐵通過快速啟動好氧反硝化實現(xiàn)強化生物脫氮的現(xiàn)象與機理,通過在好氧硝化系統(tǒng)中投加零價鐵,驗證了零價鐵可快速強化脫氮,并以快速強化脫氮為切入點,論證了零價鐵對好氧反硝化的啟動起主要作用。通過探究零價鐵投加量對生物脫氮效率的影響,得到最優(yōu)鐵投加量,并在此基礎上,分別考察了鐵作為電子供體、鐵的微生物腐蝕、嗜鐵菌種群結構對反硝化的貢獻,并通過宏基因組學深入探究零價鐵快速啟動好氧反硝化的作用機制。最后,采用零價鐵強化序批式生物膜反應器,對江蘇某印染廠生產(chǎn)過程產(chǎn)生的印染廢水混合實驗室配水后進行處理,以考察零價鐵是否可以強化序批式生物膜法系統(tǒng)對印染廢水處理效能。得到的主要結論如下:(1)投加零價鐵可使生物脫氮效能迅速提高,好氧反硝化啟動時間為1~2天,系統(tǒng)脫氮效果可穩(wěn)定在60%左右。(2)零價鐵強化體系最佳投量為80 g/L,與投加其他價態(tài)的鐵鹽相比,零價鐵是引起快速強化脫氮的主要原因,并對于增強生物脫氮效果有維持作用。(3)在微生物腐蝕作用下,零價鐵可作為一部分電子供體被部分反硝化菌利用,并以硝酸鹽為最終電子受體,且腐蝕產(chǎn)生的大量新生鐵離子還可能迅速刺激微生物酶活性和細菌本身活性,從而促進了好氧反硝化,提高了生物脫氮效果。(4)零價鐵的引入,造成活性污泥中某些微生物菌群在空間位置上發(fā)生了遷移,部分具有更強反硝化能力的微生物有選擇性地朝富鐵環(huán)境聚集,從而有利于脫氮效率的提高。(5)采用零價鐵強化江蘇某印染廠生產(chǎn)過程產(chǎn)生的印染廢水混合實驗室配水,結果表明,出水COD穩(wěn)定在60±10 mg/L,零價鐵強化體系的出水總氮更低,穩(wěn)定在15±5 mg/L。零價鐵在生物膜系統(tǒng)中仍表現(xiàn)出較好的脫氮強化作用,因此,有望在印染廢水處理中采用零價鐵強化生物脫氮效能。
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X703
【圖文】：

廢水中的氮通常以含氮有機物、氨氮、硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮等形式存在到目前為止，人們已經(jīng)對轉化和去除污水中的氮進行了大量的研究工作，主要的處理方法分為物化法和生物法。物化法主要包括吹脫法、折點加氯法、離子交換法等[1]。但物化法普遍能耗大，運行費用高，容易產(chǎn)生二次污染，且處理效果較難滿足當今越發(fā)嚴苛的排放標準。而依靠微生物作用轉化成氣態(tài)氮的生物法，以其操作簡單、費用低廉，且能夠兼顧各種形式的含氮化合物，因而廣泛用于污廢水的脫氮處理。本研究以生物法為基礎，考察零價鐵對生物脫氮的影響，所以本節(jié)著重描述了生物脫氮的原理及應用。1.1.1 生物脫氮原理廢水中氮的去向主要包括以下三種方式[2]：一部分被微生物吸附或同化，隨剩余污泥從水中分離；另一部分通過微生物作用轉化為 N2、NxOy等含氮氣體從水體逸出；其余則隨出水排出。廢水中氮的轉化主要通過微生物處理過程中的氨化、硝化、反硝化和同化等實現(xiàn)。生物脫氮流程如圖 1-1 所示。

圖 1-2 Barth 工藝Fig. 1-2 Barth process2、 前置缺氧—好氧生物脫氮工藝（A/O 工藝）A/.O 工藝開發(fā)于 20 世紀 80 年代初，該工藝將反硝化段放置在系統(tǒng)最前前應用較廣泛的一種生物脫氮處理技術。由于反硝化設置在最前端，微優(yōu)先利用污水中現(xiàn)有的有機物為碳源進行反硝化，通過內(nèi)循環(huán)將曝氣池大量的硝化產(chǎn)物——硝酸鹽回流到缺氧池繼續(xù)參與反硝化。反硝化過程

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本文編號：2713752