污水反硝化脱氮的固态有机碳源选择实验研究

论文摘要

生物硝化反硝化工艺被广泛应用于城市污水脱氮处理,在国外也应用于受硝酸盐污染的地下水体的修复。目前,我国现行污水处理厂,特别在我国南方城市污水处理厂普遍存在脱氮碳源不足的问题,成为制约生物脱氮效率的重要因素,需要考虑用外加碳源以满足反硝化脱氮电子供体的要求。由于目前大多数污水脱氮工艺的采用的低分子有机物类和糖类物质作为液体碳源成本很高,所以近年来,廉价并可持续释放碳源的含纤维素类物质的固态有机碳源来代替传统碳源的研究已成为新的热点。目前主要研究过的固态有机碳源有纸、棉花、稻壳、稻草、麦秆、木屑等,但仍有不少固态有机碳源未被研究过。为了寻找更为价廉高效的理想碳源,本研究选择5种未研究的固态有机碳源:花生壳、核桃壳、竹子、莲蓬壳、丝瓜络与曾有研究的原棉和稻壳在锥形瓶中进行对比,考察它们的硝酸盐去除效果。发现因为丝瓜络和原棉都具有较高的纤维素含量,在硝酸盐的去除上,相对花生壳、核桃壳、竹子、莲蓬壳、稻壳有较大的优势。在温度27℃,转速140rmp的35天的恒温摇床实验中,丝瓜络有13天平均NO3-N去除率为83.08%。原棉有17天平均NO3-N去除率为99.07%。虽然丝瓜络相对棉花NO3-N去除率较低,但其价格比棉花便宜且其多孔的结构更适合做为填料,利于氮气排出。故选择丝瓜络做为厌氧生物反应器的填料进行实验来对其效果和影响因素进行进一步研究。四个月的研究发现该反应器启动快,能成功去除污水中的硝酸盐。在进水NO3-N浓度为22.6mg/L,温度25±1℃,水力停留时间为11.7h时,NO3-N去除率为92.79%,反应器耐冲击,受进水pH和DO的影响小,反硝化速率较高,虽然仍存在受温度和水力停留时间的影响较大的缺点,但总体而言其低廉的价格,较快且稳定的反应速率使得其具备一定的实用价值。另外研究发现中间产物NO2-N的积累主要与电子供体的数量有关,电子供体的数量不足则NO3-N去除率会有明显的下降;以丝瓜络为碳源的反应器反硝化速率在较高的进水NO3-N浓度（81.55～102.57mg/L）时的反硝化速率基本介于反硝化利用可慢速生物降解的有机物和细胞物质之间。进水NO3-N浓度越高,反硝化速率也越高,当进水NO3-N高达102.57mg/L,水力停留时间为11.7h,温度为25±1℃时,反硝化速率为7.33 mgN/（L·h）。反应四个月后丝瓜络表面出现波纹状褶皱,比反应前更为粗糙。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 水体氮污染及其危害
• 1.2 生物脱氮与反硝化
• 1.2.1 城市污水生物脱氮工艺
• 1.2.1.1 硝化一反硝化生物脱氮法
• 1.2.1.2 缺氧一好氧活性污泥脱氮工艺
• 1.2.1.3 其他生物脱氮工艺
• 1.2.2 地下水生物脱氮技术研究现状
• 1.2.3 异养厌氧反硝化
• 1.2.3.1 基本原理
• 1.2.3.2 动力学
• 1.2.3.3 环境影响因素
• 1.2.4 异养好氧反硝化
• 1.2.4.1 概念的提出
• 1.2.4.2 作用机理
• 1.2.4.3 环境影响因素
• 1.3 外加碳源的研究现状及存在的问题
• 1.3.1 传统碳源
• 1.3.1.1 低分子有机物
• 1.3.1.2 糖类物质
• 1.3.2 新型碳源
• 1.3.2.1 纤维素类物质
• 1.3.2.2 可生物降解聚合物
• 1.3.2.3 其它新型碳源
• 1.4 本论文的选题思路、内容和意义
• 1.4.1 本论文的选题思路
• 1.4.2 本论文的研究内容
• 1.4.3 本论文的创新意义
• 第2章 实验概况
• 2.1 实验用水
• 2.2 实验药剂
• 2.3 实验设备
• 2.4 分析项目及方法
• 第3章 固态有机碳源的选择实验研究
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 接种物
• 3.1.3 吸附实验
• 3.1.4 反硝化实验
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 吸附实验结果
• 3-N质量浓度变化'>3.2.2 NO₃-N质量浓度变化
• 2-N质量浓度变化'>3.2.3 NO₂-N质量浓度变化
• 3.2.4 COD变化
• 3-N和NO₂-N质量浓度变化的分析'>3.2.5 原棉与丝瓜络NO₃-N和NO₂-N质量浓度变化的分析
• 3.2.6 pH值的变化情况
• 3.3 小结及存在的问题
• 第4章 丝瓜络填料反应器反硝化研究
• 4.1 实验装置及配水
• 4.2 实验材料
• 4.3 实验内容
• 4.3.1 反应器的启动
• 4.3.2 水力停留时间的影响
• 4.3.3 温度的影响
• 3-N浓度的影响'>4.3.4 进水NO₃-N浓度的影响
• 4.3.5 进水pH和DO的影响
• 4.3.6 反应器的运行及机理分析
• 4.3.7 小结及存在的问题
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢