【摘要】：膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)是一種新興的處理高濃度有機(jī)污廢水的生物膜技術(shù),但由于污泥齡無限長導(dǎo)致該技術(shù)在除磷方面尤顯不足。鳥糞石結(jié)晶技術(shù)作為一種化學(xué)結(jié)晶方法可以回收污水中的磷元素來彌補(bǔ)MABR本身的缺陷。本研究重點(diǎn)考察單獨(dú)運(yùn)行的膜曝氣生物反應(yīng)器(MABR)和鳥糞石結(jié)晶強(qiáng)化除磷聯(lián)用膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MAP-MABR)兩者之間在不同運(yùn)行參數(shù)條件下對牛糞厭氧發(fā)酵液中污染物的去除效能及生物群落的異同。通過對常規(guī)污水指標(biāo)檢測與生物群落構(gòu)成的表征,揭示二者在高氨氮,COD以及磷酸鹽負(fù)荷下污染物去除規(guī)律及生物群落的演替規(guī)律。為MABR反應(yīng)器的廣泛應(yīng)用夯實(shí)基礎(chǔ)。在鳥糞石結(jié)晶部分,利用MgCl_2·6H_2O為沉淀劑,NaOH為堿度調(diào)節(jié)劑對ADCMW中氮磷回收以及鳥糞石純度進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明,在pH為8.0,Mg/P摩爾比為1.8時(shí),磷酸鹽有83%的去除,XRD顯示此時(shí)鳥糞石的純度最高。隨著pH的逐漸增大,磷酸鹽的回收可以達(dá)到97%以上,但沉淀物中出現(xiàn)CaCO_3以及Ca_3(PO_4)_2等雜質(zhì)。而在Mg/P摩爾比方面,較低的比率會增加含鈣沉淀物的出現(xiàn),而更高的比率時(shí)會造成鎂鹽的浪費(fèi)�？紤]到磷酸鹽的回收、鳥糞石的純度、后期出水堿度是否適宜生物生長以及經(jīng)濟(jì)預(yù)算,確定pH為8.0,Mg/P摩爾比為1.8為前期鳥糞石強(qiáng)化處理回收營養(yǎng)物質(zhì)的最佳參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在水力停留時(shí)間24h,曝氣壓力從0.01MP上升到0.04MP,循環(huán)流速從50r/min上升到180r/min的過程中,MABR反應(yīng)器COD、TOC去除效果維持在80%以上,但氨氮,總氮的去除只能達(dá)到65%左右。濁度方面擁有良好的去除效果,可以達(dá)到85%以上。出水亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮濃度幾乎檢測不到。而MAP-MABR的去除效果基本都優(yōu)于MABR反應(yīng)器,氨氮、TOC、COD和總氮的去除效果都可以達(dá)到80%以上。硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的出水含量也幾乎為零。濁度也有良好的改善,去除效果可達(dá)90%。磷酸鹽去除率最高可以達(dá)到98%,出水磷酸鹽含量只有1mg/L左右。由于生物量數(shù)量的龐大,種類的復(fù)雜的原因,在沖擊試驗(yàn)中,兩反應(yīng)器皆保持良好的抗沖擊能力,很快便恢復(fù)到原始的去除狀態(tài)。整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)溶解氧的含量維持在0.5mg/L的狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了對亞硝酸鹽氧化菌(NOB)的淘汰和氨氧化菌(AOB)的富集,從而實(shí)現(xiàn)了短程硝化反硝化(SND)。反應(yīng)運(yùn)行后期,在一個(gè)水力停留時(shí)間內(nèi),配置不含有機(jī)碳源的氨氮溶液對兩反應(yīng)器進(jìn)行測試。發(fā)現(xiàn)硝酸鹽氮一直保持在10mg/L以下,而亞硝酸鹽氮發(fā)生積累,可高達(dá)80mg/L,亞硝化率最高達(dá)到89%。并且一個(gè)水力停留時(shí)間后,總氮減少大約70mg/L,認(rèn)為反應(yīng)器內(nèi)存在厭氧氨氧化(ANAMMOX)及反硝化除磷的過程。生物表征方面,MAP-MABR中出現(xiàn)大量的鱗殼蟲,意味著BOD負(fù)荷較低,為ANAMMOX提供了環(huán)境基礎(chǔ)。MABR反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)藻類,這代表較高的磷酸鹽含量促使了藻類的繁殖。污泥胞外聚合物測試分析,MABR的設(shè)計(jì)具有良好的截留生物作用,兩反應(yīng)器胞外聚合物濃度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原始污泥,為污泥吸附和附著提供較好的環(huán)境。高通量數(shù)據(jù)顯示,在門分類上,原始污泥,MAP-MABR以及MABR的種類相似,但數(shù)量發(fā)生變化。尤為明顯的是綠彎菌門(Chloroflexi),放線菌門(Actinobacteria),變形菌門(Proteobacteria),厚壁菌門(Firmicutes),擬桿菌門(Bacteroidetes),兩反應(yīng)器相對于原始污泥都有著明顯的增長。其中厚壁菌門和擬桿菌門具有非常強(qiáng)的降解復(fù)雜有機(jī)物、蛋白質(zhì)和脂類的能力。綠彎菌門常存在于污泥菌膠團(tuán)絮狀體內(nèi)部,并以絮體骨架的形式存在,這為生物膜的形成提供了骨架支撐。但Nitrospirae(硝化螺旋菌門)出現(xiàn)明顯的下降,證明了亞硝酸鹽氧化菌數(shù)量的驟減,為SND的實(shí)現(xiàn)提供了生物水平的支撐。在綱水平上,Clostridia(梭桿菌綱)有著明顯的提升,這類菌具有反硝化除磷的功能,為磷酸鹽的去向提供依據(jù)。而在屬的水平上,Nitrospira(硝酸螺旋菌屬)所占比例從1.13%降到了0.1%左右,而Nitrosomonas(亞硝化單胞菌屬)的比例從0.1%上升到了0.5%以上。其次,Candidatus Brocadia是一種具有厭氧氨氧化功能的菌屬,它的含量從0%上升到0.174%左右,意味著兩反應(yīng)器內(nèi)均存在ANAMMOX作用,但由于含量較少并不起主導(dǎo)作用。而MAP-MABR反應(yīng)器中的菌群種類在數(shù)量上是多于MABR的。這可能是因?yàn)榍捌邙B糞石結(jié)晶過程使污水中氮鎂磷元素負(fù)荷發(fā)生降低從而能讓生物更加適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境實(shí)現(xiàn)快速增長。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X713
【圖文】：

污染物經(jīng)歷了厭氧層和好氧層于好氧和厭氧微生物的新共生環(huán)境，M應(yīng)器。通過從生物膜的兩側(cè)提供氧氣和行好氧硝化和缺氧反硝化。氨氮方面，內(nèi)部擴(kuò)散，近而被靠近生物膜內(nèi)側(cè)的氨酸鹽氮的濃度不斷增大，底物濃度差含有機(jī)碳的廢水完成反硝化作用。而積較大，可以在很小的空間范圍內(nèi)為具有較大的生物量，提高空間利用率的無限長，給一些生長周期較長的微細(xì)菌，以足夠的時(shí)間去繁衍生長。與作用，也可以保護(hù)生物避免有毒廢水的于其他活性污泥法及傳統(tǒng)生物膜法。染物的去除。1.2-3.50.21-1.080.28-

技術(shù)路線圖

圖 2-1 MABR 反應(yīng)器構(gòu)造MABR 裝置有四部分組成：供氣系統(tǒng)，反應(yīng)系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)，緩沖系統(tǒng)。其氣系統(tǒng)由氧氣瓶完成，氧氣瓶口接減壓閥，壓力表和流量計(jì)，通過控制減壓閥節(jié)曝氣強(qiáng)度，從而控制氣量大小。反應(yīng)系統(tǒng)為 MABR 主體反應(yīng)器，其構(gòu)成有分，第一為內(nèi)膽，其主要目的是為膜絲的纏繞提供載體，使得較小的反應(yīng)器內(nèi)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2793552