合成氨废水短程硝化反硝化的试验研究

论文摘要

合成氨等重污染产业是造成水体氨氮严重超标的重要原因。氨氮浓度较高,CODcr、BOD5偏低,含有一定量的矿物油、硫化物、氰化物是造成合成氨工业废水难于有效处理的主要原因。目前,废水脱氮技术主要有汽提法、吹脱法、离子交换法、化学沉淀法、生物脱氮技术等。而生物脱氮技术相较其他方法具有能耗低、避免二次污染的优势。其中,短程硝化反硝化生物脱氮技术更是具有耗氧低、节省碳源投加量、污泥产量少等优点,特别适合处理高氨氮、高N/C的废水。现阶段,国内关于这方面的研究虽然取得了一定的成果,但在实际生产中甚至中试规模的研究都鲜于见到,大多还是实验室研究阶段。为了有效的防止合成氨工业废水排放的氨氮负荷,急需在现有实验室研究的基础上开发出高效的生物脱氮技术。本试验研究了在环境温度下,曝气量控制在40 m3/h,硝化过程中溶解氧（DO）浓度为0.28～1.06 mg/L,污泥浓度（MLSS）为4000 mg/L左右,污泥沉降比（SV30）为30%的条件下,引发两类硝化细菌间的竞争,产生动力学选择,抑制硝酸细菌的增殖,并通过控制污泥龄（SRT）为5-8 d,逐渐将硝酸细菌从系统中淘汰出去,使亚硝酸细菌占据优势地位,实现了合成氨废水短程硝化反硝化过程。在此基础上考察了改变单因素—曝气量、进水pH值、初始C/N （CODCr与NH4+-N质量浓度比）,对氨氧化速率和亚硝酸盐积累率的影响。实验研究表明,适宜合成氨废水短程硝化的曝气量为40 m3/h、pH值为8.5左右（即维持原进水pH值）、初始C/N为4左右。在各单因素控制条件下,曝气结束时亚硝酸盐积累率分别为92.7%、92.7%、93.9%。并进一步探索了短程硝化反硝化过程中DO和pH值的变化规律及其随时间变化的一阶导数与“三氮”（NH4+-N、NO3--N、NO2--N）转化的相关性,发现应用DO和pH值作为短程硝化反硝化过程的控制信号具有可行性,由此建立了实时控制策略。最后,综合试验研究确定的各单因素控制条件,运用根据DO和pH值建立的实时控制策略。选取了后续两个多月的实际运行中,与控制条件相接近的15个周期运行结果,发现CODCr去除率为85%左右、出水NH4+-N基本检测不出、亚硝酸盐积累率为95%左右、TN去除率接近90%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 间歇式活性污泥法（SBR）概述
• 1.1.1 工艺流程
• 1.1.2 工艺原理
• 1.1.3 工艺特点
• 1.2 合成氨工业废水治理现状
• 1.2.1 合成氨废水的来源
• 1.2.2 合成氨废水的特性
• 1.2.3 合成氨废水处理技术研究
• 1.3 生物脱氮新技术-短程硝化反硝化
• 1.3.1 生物脱氮新技术研究
• 1.3.2 短程硝化反硝化的研究现状
• 1.3.3 短程硝化反硝化的影响因素
• 1.4 课题概述
• 1.4.1 研究背景
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究目的和意义
• 第二章 试验材料和方法
• 2.1 试验装置和设备
• 2.2 试验接种污泥及用水
• 2.3 试验检测项目与分析方法
• 第三章 短程硝化反硝化过程的实现
• 3.1 SBR反应器的启动
• 3.1.1 试验方案及条件
• 3.1.2 试验结果与分析
• 3.2 短程硝化反硝化污泥的培养与驯化
• 3.2.1 试验方案及条件
• 3.2.2 试验结果与分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 短程硝化过程影响因素研究
• 4.1 试验方案及条件
• 4.1.1 试验参数的确定
• 4.1.2 试验参数的控制方式
• 4.1.3 反应器的运行方式
• 4.1.4 本阶段试验水质
• 4.2 试验结果与分析
• 4.2.1 曝气量对短程硝化的影响
• 4.2.2 pH值对短程硝化的影响
• 4.2.3 C/N对短程硝化的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 实时控制策略及实际运行效果
• 5.1 实时控制策略的建立
• 5.1.1 试验方案及条件
• 5.1.2 试验结果与分析
• 5.2 实际运行效果
• 5.2.1 试验方案及条件
• 5.2.2 试验结果与分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 问题与建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 攻读硕士期间发表的论文