EGSB与BAF耦合的废水处理新工艺及其影响因素

论文摘要

将已经富集好的特殊功能结构厌氧颗粒污泥（具有甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化等功能）的膨胀颗粒污泥床（EGSB）同曝气生物滤池（BAF）反应器技术集成,开发集厌氧甲烷化、厌氧氨氧化和短程硝化反硝化为一体的废水处理新工艺,采用合成废水试验研究该新工艺的主要影响因素。结果表明,该新工艺克服了厌氧处理出水含氨氮高的缺点,在高容积负荷速率下同时去除COD和营养氨组分,可以用于处理一般生活废水和高浓度工业废水,同时可以节约大量曝气供氧的能源消耗,将废水中大量COD转化成生物能源甲烷予以回收。①将已富集好的好氧氨氧化菌接种到BAF中,控制DO范围:0.81.2 mg/L,pH值范围:7.88.5,温度范围:32℃35℃,进水流量为13 mL/min,进水氨氮为50 mg/L左右、COD为100 mg/L左右和回流比为200%时,经过20多天的运行,出水氨氮小于0.1 mg/L、COD小于30 mg/L、亚硝态氮为45.55 mg/L和硝态氮为4.18 mg/L,成功实现了稳定的短程硝化。②将EGSB和BAF集成,EGSB出水进入BAF进行短程硝化,BAF出水外回流至EGSB反应器为后者提供NO2--N,在不需外部投加NO2--N的条件下实现厌氧氨氧化、甲烷化和短程硝化反硝化的耦合。系统处理含氨氮40 mg/L和COD 500 mg/L合成废水,当外回流比为200%时,系统去除效果达到最好,出水氨氮浓度1.05 mg/L、亚硝态氮浓度4.3 mg/L、硝态氮浓度2.56 mg/L、COD浓度35.28 mg/L,COD、总氮、氨氮负荷去除速率分别为1.7718 kg/（m3.d）、0.1368 kg/（m3.d）、0.1639 kg/（m3.d）。与传统活性污泥过程相比较,系统节约O2 9.1303×10-4 kg/d和COD 2.9292×10-3 kg/d,回收甲烷1.03 L/d。③集成系统处理含氨氮30 mg/L和COD 300 mg/L的合成废水a,当外回流比为200%时,出水氨氮浓度1.06 mg/L、亚硝态氮浓度3.4 mg/L、硝态氮浓度1.13 mg/L、COD浓度18.2 mg/L,COD、总氮、氨氮去除负荷速率分别为1.1799 kg/（m3.d）、0.1069 kg/（m3.d）、0.1246 kg/（m3.d）,表明集成系统可以用于处理该条件的合成废水,得到较好的处理效果。④集成系统处理含氨氮40 mg/L和COD 900 mg/L的合成废水c,当外回流比为200%时,出水氨氮浓度1.07 mg/L、亚硝态氮浓度4.39 mg/L、硝态氮浓度1.97 mg/L、COD浓度70.47 mg/L,COD、总氮、氨氮去除负荷速率分别为3.4571 kg/（m3.d）、0.1398 kg/（m3.d）、0.1647 kg/（m3.d）,表明集成系统可以用于处理该条件的合成废水,得到较好的处理效果。⑤EGSB-BAF集成系统处理含氨氮120 mg/L和COD 900 mg/L的合成废水d,当外回流比为200%时,出水氨氮浓度2.05 mg/L、亚硝态氮浓度12.89 mg/L、硝态氮浓度2.6 mg/L、COD浓度44.08 mg/L、COD、总氮、氨氮去除负荷速率分别为3.5633 kg/（m3.d）、0.4334 kg/（m3.d）、0.4948 kg/（m3.d）,表明集成系统可以用于处理该条件的合成废水,达到较好的处理效果。⑥EGSB-BAF集成系统处理含氨氮120 mg/L和COD 1200 mg/L的合成废水e,当外回流比为200%时,出水氨氮浓度3.21 mg/L、亚硝态氮浓度10.62 mg/L、硝态氮浓度3.04 mg/L、COD浓度86.67 mg/L,COD、总氮、氨氮去除负荷速率分别为4.6342 kg/（m3.d）、0.435 kg/（m3.d）、0.4885 kg/（m3.d）,表明集成系统可以用于处理该条件的合成废水,达到较好的处理效果。⑦比较试验a-e的结果表明,进水COD浓度越高,厌氧氨氧化菌活性越低,EGSB中氨氮去除效率越低。EGSB中污泥的反硝化和甲烷化活性,BAF中污泥的反硝化活性则随着有机物浓度的增大均得到不同程度增强。集成系统处理高有机物浓度废水时,只要氨氮达到一定的浓度,使得BAF中的短程硝化作用产生充足的亚硝态氮通过外回流进入EGSB中,就能缓解厌氧氨氧化和反硝化之间的基质竞争,使污泥的厌氧氨氧化活性增强,系统在得到较好去除效果的同时能够节约更多曝气供氧的能源消耗和有机碳源。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 EGSB 反应器研究现状
• 1.3.2 厌氧氨氧化甲烷化反硝化的耦合
• 1.3.3 BAF 反应器的研究现状
• 1.3.4 短程硝化反硝化技术
• 1.3.5 影响短程硝化的因素
• 1.3.6 实现稳定亚硝化过程的途径
• 1.4 论文研究的内容和方法
• 1.4.1 本论文主要研究内容
• 1.4.2 本论文研究的方法
• 2 EGSB-BAF 集成系统实现厌氧氨氧化甲烷化短程硝化反硝化
• 2.1 曝气生物滤池实现短程硝化
• 2.1.1 材料与方法
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.2 外回流比对EGSB-BAF 集成系统运行性能的影响
• 2.2.1 材料与方法
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.3 本章小结
• 3 EGSB-BAF 集成系统处理合成废水试验
• 3.1 材料与方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 试验a 基质浓度下系统运行情况
• 3.2.2 试验b 基质浓度下系统运行情况
• 3.2.3 试验c 基质浓度下系统运行情况
• 3.2.4 试验d 基质浓度下系统运行情况
• 3.2.5 试验e 基质浓度下系统运行情况
• 3.2.6 有机物浓度对集成系统运行性能的影响
• 3.2.7 氨氮浓度对集成系统运行性能的影响
• 3.3 本章小结
• 4 结论与建议
• 4.1 结论
• 4.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A.作者攻读硕士学位期间发表的论文
• B. 作者攻读硕士学位期间参研的课题