低C/N污水CIBR氮形态时空分布与脱氮试验研究

论文摘要

近年来,随着水体富营养化的加剧,氮的排放标准越来越严格,但是由于生活污水中碳源不足氮源过量已较为普遍,这对脱氮提出了更高的要求。然而,传统工艺在处理低C/N比污水时由于碳源不足而脱氮效率较低,而新工艺技术不成熟,工程应用上存在很多问题,低C/N比废水的高效脱氮成为当今水处理技术上的一个难题。为了实现在较低C/N比下高效脱氮,通过连续监测CIBR（Continuous flow Integrated Biological Reactor）反应器中、出水中各时刻各种氮浓度,得到反应器脱氮效果及各种形态氮浓度的时空分布规律,进一步得到基于低C/N比污水CIBR反应器氮形态时空分布的脱氮机理:（1）CIBR反应器2+2模式下C/N比为3.4、5.2出水中COD、TN、NH4+-N均稳定达到国家一级A排放标准。（2）CIBR反应器C/N比空间分布的不均匀性、反应器底部点源性曝气使得CIBR反应器实现了低C/N比污水的高效脱氮。（3）基于物理学角度微环境理论、宏观环境理论的分析,反应器曝气阶段存在同时硝化反硝化。（4）通过对CIBR脱氮动力学推导,得到了硝化和反硝化动力学模型,并基于小试的试验数据确定氨氮降解速率常数K为1.152h-1,硝态氮在曝气环境条件下的降解速率常数KN为0.101h-1,硝态氮在搅拌环境条件下反硝化速率常数KD为0.368h-1。这些速率常数证实了CIBR反应器中存在同时硝化反硝化。本文通过试验以及理论上的分析证实了CIBR反应器在处理低C/N比污水时存在一定的优势,因此CIBR反应器在处理低C/N比污水应该有很好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 生物脱氮进展
• 1.3 低C/N 污水生物脱氮的技术难点
• 1.4 课题的研究意义
• 1.5 课题的研究内容
• 2 试验准备、数据分析方法及反应器的启动
• 2.1 试验准备
• 2.2 微生物菌种驯化
• 3 低 C/N 比对生物脱氮的影响
• 3.1 低C/N 比污水概念的提出
• 3.2 低C/N 比对生物脱氮的影响
• 4 低 C/N 比污水脱氮试验研究及脱氮机理分析
• 4.1 氮形态在时间上分布的研究
• 4.2 氮形态在时空上的分布
• 4.3 CIBR 脱氮机理分析
• 4.4 本章小结
• 5 脱氮过程的动力学模拟
• 5.1 反应器的物料衡算方程
• 5.2 氨氮、硝态氮降解速率方程的推导
• 5.3 硝化反硝化动力学模型假设
• 5.4 氨氮硝化动力学模型
• 5.5 硝态氮的反硝化动力学模型
• 5.6 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献