活性污泥与反硝化污泥混合包埋脱氮技术研究

论文摘要

水体的富营养化污染已经成为全球关注的许多重大环境问题之一。如何治理富营养化水体,恢复水体综合功能,已成为当前环境问题的研究热点。固定化微生物技术作为生物工程领域中一项新兴技术,以其独特的优点,得到了日益广泛的研究和应用。本实验将活性污泥和实验室自行驯化培养的反硝化污泥按一定比例混合后,用聚乙烯醇（PVA）将其包埋,制成直径3-4mm的小球。并分别研究了其全程与短程硝化反硝化脱氮的性能。主要研究结果如下：（1）在选定的培养基和厌氧培养条件下,将四川农业大学污水处理站中CASS池内的活性污泥作为接种污泥,经过约7天的驯化和培养,获得较成熟的反硝化污泥,其2h的反硝化速率可达10.08mgNO3--N/gMLSSh。成熟的反硝化污泥的颜色呈土褐色,外观呈絮状且细腻。（2）考察了以PVA为主要包埋剂的包埋方法。以对TN和COD的去除率为指标,通过4因素3水平的正交实验得出的最佳包埋条件为：PVA浓度10%,活性污泥与反硝化污泥的质量比为2：1,交联剂中CaCl2浓度为2.5%,交联时间为24h。此条件下包埋小球的成球性、机械强度以及传质性能等皆为最佳。（3）通过单因素实验得出,在HRT为12h,进水氨氮浓度55mg/L,COD为285mg/L的模拟废水中,当颗粒填充率（体积比）设为7-8%,DO浓度和pH分别在4.0mg/L和7.0,温度在30℃,全程硝化反硝化脱氮效果最佳。在此条件下进行反应,对氨氮和COD去除率达95%左右,TN去除率也可达到87%。（4）在温度为31±1℃,包埋颗粒填充率为7%-8%,进水氨氮为55mg/L,COD为280mg/L,pH值为8.0,DO浓度约为4.0,HRT为10h情况下,出水亚硝化率、COD和TN去除率分别可达95%、95%和85%以上,发生了稳定的短程硝化反硝化。进水COD含量从150mg/L增加到750mg/L,TN去除率从73.66%提高到96.79%。在曝气过强情况下运行7个周期后,短程硝化有向全程转化的趋势。保持pH值在8.0左右,温度从30。C降到25℃,脱氮效果降低,但短程硝化反硝化未改变。温度在25℃,当pH值从8.0逐步较低到7.5时,发生了全程硝化反硝化。（5）在整个反应时间段内,短程硝化反硝化总是比全程的TN去除率高约5-33%,短程硝化反硝化的脱氮速率较快。全程和短程硝化反硝化的氨氮降解速率分别为3.77mg/Lh和4.37mg/Lh,短程硝化反硝化的氨氮降解速率快了约13.73%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 前言
• 1.1 我国氮素污染现状及危害
• 1.2 主要污水脱氮工艺
• 1.3 固定化微生物脱氮技术
• 1.3.1 固定化微生物技术
• 1.3.2 固定化微生物原理及方法
• 1.3.3 包埋脱氮技术国内外研究进展
• 1.4 生物脱氮理论
• 1.4.1 传统生物脱氮原理
• 1.4.2 短程硝化反硝化脱氮技术
• 1.5 研究目的及意义
• 2 材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设计
• 2.2.1 反硝化污泥的驯化和培养
• 2.2.2 包埋颗粒的制备
• 2.2.3 实验装置
• 2.2.4 最佳包埋条件的确定
• 2.2.5 全程硝化反硝化脱氮
• 2.2.6 短程硝化反硝化脱氮
• 2.3 实验指标测定方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 反硝化污泥的驯化和培养
• 3.2 最佳包埋条件的确定
• 3.3 全程硝化反硝化脱氮
• 3.3.1 一个典型周期内各氮素的变化
• 3.3.2 温度对全程硝化反硝化脱氮的影响
• 3.3.3 pH值对全程硝化反硝化的影响
• 3.3.4 DO浓度对全程硝化反硝化的影响
• 3.4 短程硝化反硝化脱氮
• 3.4.1 短程硝化反硝化脱氮的实现
• 3.4.2 进水COD对短程硝化反硝化脱氮的影响
• 3.4.3 温度对短程硝化反硝化脱氮的影响
• 3.4.4 DO浓度对短程硝化反硝化脱氮的影响
• 3.4.5 pH值对短程硝化反硝化脱氮的影响
• 3.4.6 包埋颗粒破碎后出水各氮素的变化
• 3.5 全程与短程硝化反硝化脱氮的比较
• 3.5.1 总氮浓度的变化
• 3.5.2 "三氮"浓度的变化
• 4 结论
• 5 有待进一步研究的问题
• 5.1 包埋所用材料和方法的研究
• 5.2 包埋脱氮技术的机理研究
• 5.3 相应反应器方面的研究
• 参考文献
• 致谢