本文關(guān)鍵詞：活性污泥包埋固定化處理氨氮廢水的特性

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【摘要】：由于城鎮(zhèn)化進(jìn)程和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素過(guò)度排放到環(huán)境中,不僅引起水體富營(yíng)養(yǎng)化,而且水體中的氨氮通過(guò)電離平衡轉(zhuǎn)化成游離氨,對(duì)水生生物和人體造成嚴(yán)重傷害。工業(yè)氨氮廢水排放量大、組成復(fù)雜、氨氮濃度高,處理難度遠(yuǎn)大于城市(生活)污水,如何經(jīng)濟(jì)、高效地去除工業(yè)廢水中的高濃度氨氮,一直是困擾國(guó)內(nèi)外環(huán)境工程界工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的一大難題。采用固定化微生物技術(shù)選擇性地將功能菌固定于載體中,可抵御不良的環(huán)境條件,維持細(xì)菌活性,靈活控制適宜的泥齡,提高污水中污染物的去除能力。近年來(lái),利用固定化微生物技術(shù)強(qiáng)化生物脫氮已經(jīng)成為氨氮廢水處理領(lǐng)域研究的方向之一。論文采用聚乙烯醇(PVA)包埋硝化馴化后的活性污泥制備固定化顆粒,針對(duì)初始氨氮濃度為50~400 mg/L的模擬廢水,通過(guò)序批式間歇反應(yīng)器(SBR)試驗(yàn),探討了包埋顆粒的硝化效能與理化特性;并對(duì)比分析了包埋顆粒、活性污泥與二者混合體系對(duì)氨氮廢水的硝化與脫氮處理效果。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)活性污泥的硝化馴化及包埋顆粒制備活性污泥的硝化馴化:活性污泥取自實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定運(yùn)行的SBR生活污水反應(yīng)器,采用氨氮濃度為50 mg/L的模擬廢水進(jìn)行周期性間歇硝化馴化,直至活性污泥絮狀體密實(shí),絮團(tuán)粒度約40~70um,且比耗氧速率(SOUR)上升并穩(wěn)定至0.4711mg(O_2)/(g(MLSS)·min)左右,氨氧化速率達(dá)0.0616 mgN/(g(MLSS)·min)。包埋顆粒的制備:采用馴化結(jié)束的活性污泥,以聚乙烯醇(PVA)為包埋材料,飽和硼酸CaCl2溶液為交聯(lián)劑,采用擠壓法制備球形固定化顆粒。顆粒具有彈性良好、凝膠強(qiáng)度高、易流化等優(yōu)點(diǎn)。(2)包埋顆粒處理氨氮廢水硝化效能分析實(shí)驗(yàn)在系列2.5 L的反應(yīng)器中以間歇方式運(yùn)行。包埋顆粒的體積填充率為10%,模擬廢水中初始氨氮濃度介于50~400 mg/L。結(jié)果表明:包埋顆粒中微生物的硝化活性逐漸恢復(fù),不同初始氨氮濃度條件下,包埋顆粒分別在第28、40、46、58、58周期達(dá)到氨氮最大去除率,分別為100%、100%、81.74%、64.62%和48.42%。在反應(yīng)穩(wěn)定階段(第46周期),包埋硝化菌顆粒對(duì)氨氮的降解較符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),且最大氨氧化速率(Vmax)為271.40 mgN/(L-particles·h),半飽和常數(shù)K為66.69 mg/L。(3)包埋顆粒理化特性的過(guò)程研究對(duì)包埋顆粒進(jìn)行傳質(zhì)特性、微觀結(jié)構(gòu)、比表面積、微生物種群等理化性質(zhì)的分析。實(shí)驗(yàn)條件下的穩(wěn)定反應(yīng)期,包埋顆粒內(nèi)氨氮和氧氣的有效擴(kuò)散系數(shù)分別為0.467×10~(-9) m~2/s和0.279×10~(-9) m~2/s;通過(guò)掃描電鏡觀察和比表面積測(cè)定可知,運(yùn)行時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定期(第46周期),包埋顆粒體積一定程度膨脹,結(jié)構(gòu)疏松,其比表面積(BET)和平均孔徑分別為新鮮制備顆粒的2.3倍、1.4倍。對(duì)未馴化活性污泥、穩(wěn)定期包埋顆粒表面和內(nèi)部的微生物種類和含量進(jìn)行了高通量測(cè)序,結(jié)果表明:包埋顆粒中微生物種類數(shù)略低于未馴化活性污泥,且硝化細(xì)菌優(yōu)先生長(zhǎng)于顆粒表面,反硝化細(xì)菌優(yōu)先生長(zhǎng)于顆粒內(nèi)部。(4)包埋顆粒、活性污泥與混合體系處理氨氮廢水對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究針對(duì)初始氨氮濃度為50~400 mg/L的模擬廢水,分別進(jìn)行單獨(dú)投加顆粒、單獨(dú)投加活性污泥及二者混合投加三種體系的間歇硝化實(shí)驗(yàn),保持三種體系中硝化污泥量相等,對(duì)比了三種體系對(duì)氨氮、COD、總氮的去除效果,并探究了溫度對(duì)氨氮去除效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:各初始氨氮濃度條件下,包埋硝化菌顆粒體系氨氮去除率高于活性污泥單一體系10%~40%,且當(dāng)初始氨氮濃度高于200mg/L時(shí),混合體系氨氮去除能力的高效性和穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)更為突出;投加包埋顆粒與COD去除的相關(guān)性不顯著;各初始氨氮濃度條件下,活性污泥體系總氮去除率為16%~30%,包埋顆粒體系總氮去除率較活性污泥體系高5%~15%,混合體系較活性污泥體系高5%~35%。目前,包埋固定化微生物技術(shù)處理高氨氮工業(yè)廢水大多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,且包埋顆粒在硝化效能和理化特性等基礎(chǔ)研究仍然缺乏。本論文側(cè)重于以聚乙烯醇(PVA)為包埋材料制備以硝化菌占優(yōu)的活性污泥固定化顆粒,探討不同初始氨氮濃度條件下,包埋顆粒的硝化效能和理化特性;同時(shí)比較不同反應(yīng)體系處理效果,協(xié)調(diào)微生態(tài)環(huán)境,使固定化微生物更好地發(fā)揮代謝效能,可進(jìn)一步為包埋固定化技術(shù)運(yùn)用于高氨氮廢水處理提供理論支撐,也為高效固定化微生物脫氮反應(yīng)器的研發(fā)提供新思路。
【關(guān)鍵詞】：活性污泥 包埋固定化 硝化 理化特性 脫氮
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 水體氮污染現(xiàn)狀及脫氮技術(shù)10-12
• 1.1.1 水體中氮污染現(xiàn)狀10-11
• 1.1.2 脫氮方法分類11-12
• 1.2 固定化微生物技術(shù)在污水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用12-14
• 1.2.1 固定化微生物技術(shù)概述12-13
• 1.2.2 固定化微生物技術(shù)分類13-14
• 1.3 包埋固定化微生物脫氮技術(shù)研究進(jìn)展14-18
• 1.3.1 包埋固定化顆粒的制備14-16
• 1.3.2 包埋固定化微生物的硝化效能研究16-18
• 1.4 研究的目的、意義及內(nèi)容18-21
• 1.4.1 研究的目的和意義18-19
• 1.4.2 研究的主要內(nèi)容19-21
• 2 材料與方法21-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料21
• 2.1.1 模擬廢水配比21
• 2.1.2 活性污泥的培養(yǎng)馴化21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法21-27
• 2.2.1 包埋顆粒的制備及特性表征21-23
• 2.2.2 包埋顆粒處理氨氮廢水的小試實(shí)驗(yàn)研究23-26
• 2.2.3 包埋顆粒、活性污泥與混合體系處理氨氮廢水效果對(duì)比26-27
• 2.3 實(shí)驗(yàn)分析項(xiàng)目與檢測(cè)方法27-29
• 2.3.1 常規(guī)指標(biāo)的檢測(cè)及分析27-28
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)分析指標(biāo)計(jì)算方法28-29
• 2.4 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器29-31
• 3 活性污泥包埋顆粒對(duì)氨氮的去除過(guò)程特性31-49
• 3.1 活性污泥的培養(yǎng)與包埋顆粒的特性31-33
• 3.2 包埋顆粒處理氨氮廢水的硝化效能分析33-39
• 3.2.1 氨氮去除過(guò)程33-35
• 3.2.2 周期內(nèi)氮濃度的變化35-36
• 3.2.3 氨氮降解動(dòng)力學(xué)分析36-39
• 3.3 包埋顆粒的理化特性分析39-47
• 3.3.1 傳質(zhì)特性39-43
• 3.3.2 SEM與比表面積分析43-45
• 3.3.3 微生物種群分析45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 4 包埋顆粒、活性污泥與混合體系處理氨氮廢水對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究49-60
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)49
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論49-58
• 4.2.1 氨氮去除效果比較49-52
• 4.2.2 COD去除效果比較52-55
• 4.2.3 總氮去除效果比較55-56
• 4.2.4 溫度對(duì)氨氮去除效果的影響56-58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 5 結(jié)論及展望60-62
• 5.1 結(jié)論60-61
• 5.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：742400