论文题目: 曝气动力循环一体化同时硝化反硝化生物膜反应器及其特性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 环境工程
作者: 郭海燕
导师: 周集体
关键词: 脱氮,一体化反应器,生物膜,硝化,反硝化
文献来源: 大连理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 依据常规生物脱氮原理,脱氮过程包括将氨氮氧化为硝酸盐氮或亚硝酸盐氮的硝化反应和将硝酸盐氮或亚硝酸盐氮还原为氮气的反硝化反应。硝化反应是一个好氧过程,由自养菌完成;而反硝化反应是一个缺氧过程,由异养菌完成。传统的生物脱氮工艺中,硝化和反硝化是在两个或多个独立的具有不同溶解氧浓度的反应器中进行,或是在时间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行。这样的工艺往往存在着需进行硝化液回流或外加有机碳源和补充碱度,运行费用高,占地面积大,投资高等缺点。针对这些问题,本文提出了一种新型的曝气动力循环一体化同时硝化反硝化生物膜反应器用于生活污水的脱氮和脱碳处理,硝化反应和反硝化反应分别在反应器不同分区内完成,利用给氧曝气动力实现硝化液在反应器内的循环。 采用实际生活污水和模拟的生活污水考察了不同运行条件下反应器的脱碳和脱氮效果,优化了运行条件。反应器经过近两年的连续运行,结果表明,一定进水负荷条件下,通过对反应器曝气速率,进水位置,各分区液体循环控制板高度等手段的调节,在单体反应器内同时实现了硝化反应和反硝化反应,并且硝化和反硝化两个反应过程能够达到了良好的平衡状态。在提高反应器有机负荷和总氮负荷的过程中,硝化反应为脱氮过程中的限制步骤。在曝气条件不变的条件下,进水有机负荷的提高会增加异养的好氧菌和自养的硝化菌对DO和其它营养物质的竞争,降低反应器的硝化效果。通过提高曝气速率、降低好氧区和缓冲区液体循环控制板高度的手段可以增加好氧区和缓冲区内混合液溶解氧浓度,降低有机物氧化对硝化作用的影响。在进水有机负荷为0.27～49.53kgCOD/（m3.d）,TN负荷为0.1kgTN/（m3.d）的条件下,保持好氧区和缓冲区DO>2.9mg/L,缺氧区DO<1.5mg/L,反应器对COD和TN的去除率分别为93%和80%,达到了常规A/O工艺的去除效果。 由于硝化反应和反硝化反应在同一处理单元内的同时发生,进水中的有机碳源能够作为反硝化反应的电子供体被有效利用,在进水C/N比为2.7～4的条件下,反应器的反硝化率仍然能够达到83%以上;反硝化反应产生的碱度可以部分补充硝化反应消耗的碱度,在进水碱度为280～450mg/L的条件下,反应器各区pH能够稳定在7.5～8.5之间,为脱氮过程的顺利进行创造了条件。反应器不同分区的污泥都同时具有硝化能力和反硝化能力,但活性明显不同。好氧区和缓冲区由于硝化反应占优势,NH4+-N和碱度浓度低,NO3--N浓度高;缺氧区则与之相反,反硝化反应占优势,NH4+-N和碱度浓度高,NO3--N浓度低。反应器脱氮是基于宏观上不同分区发生的硝化反应和反硝化反应以及生物膜内部发生的同时硝化和反硝化反应（SND）而实现的。
论文目录:
摘要
Abstract
1 绪论
1．1 水环境中氮的来源及危害
1．2 生物脱氮基本过程及影响因素
1．2．1 氨化反应
1．2．2 硝化反应
1．2．3 反硝化反应
1．3 传统生物脱氮工艺及存在问题
1．3．1 三级活性污泥脱氮工艺
1．3．2 A/O脱氮工艺
1．3．3 SBR工艺
1．4 单级脱氮工艺研究
1．4．1 同时硝化和反硝化(SND)
1．4．2 固定微生物单级脱氮工艺
1．4．3 膜生物反应器
1．4．4 好氧/缺氧一体化脱氮反应器
1．5 FISH技术在硝化微生物生态学研究中的应用现状
1．5．1 概述
1．5．2 FISH原理
1．5．3 硝化细菌分类及探针
1．5．4 FISH在硝化细菌检测中的应用
1．6 本课题研究的内容、目的和意义
2 实验装置与分析方法
2．1 试验工艺系统
2．1．1 实验装置
2．1．2 实验用水
2．2 研究方法
2．2．1 常规分析项目
2．2．2 污泥活性测定
2．2．3 硝化细菌计数
2．2．4 硝化细菌分离与纯化
2．3 荧光原位杂交方法
2．3．1 探针及杂交条件
2．3．2 玻片处理及药品配制
2．3．3 杂交步骤
3 反应器同时硝化和反硝化反应形成过程研究
3．1 试验条件和分析方法
3．2 反应器挂膜启动
3．3 硝化反应形成过程研究
3．3．1 试验概况
3．3．2 反应器内溶解氧分布
3．3．3 反应器对有机物的去除
3．3．4 反应器对NH~+_4-N的去除
3．4 反硝化反应形成过程研究
3．4．1 进水方式对硝化反应的影响
3．4．2 进水方式对反硝化反应的影响
3．4．3 进水方式对TN去除的影响
3．5 本章小结
4 反应器运行影响因素研究
4．1 试验条件和分析方法
4．2 水力停留时间对处理效果影响
4．2．1 运行条件
4．2．2 对有机物去除的影响
4．2．3 对TN去除的影响
4．3 曝气速率对处理效果影响
4．3．1 运行条件
4．3．2 对有机物去除的影响
4．3．3 对TN去除的影响
4．4 进水C/N比对处理效果影响
4．4．1 运行条件
4．4．2 对有机物去除的影响
4．4．3 对TN去除的影响
4．5 进水碱度和pH对处理效果影响
4．6 DO分布对脱氮效果的影响
4．7 与其它脱氮工艺运行效果的比较
4．8 本章小结
5 反应器脱氮特性及微生物学研究
5．1 试验条件和分析方法
5．2 反应器脱氮特性
5．2．1 微生物硝化活性和反硝化活性
5．2．2 反应器各区硝化细菌数量
5．2．3 有机物对微生物硝化活性影响
5．2．4 反应器内各物质分布
5．2．5 反应器各区生物量测定
5．3 硝化微生物分离与培养
5．3．1 硝化细菌的分离
5．3．2 分离细菌硝化强度和亚硝化强度
5．4 硝化微生物学研究
5．4．1 硝化微生物种类定性鉴定
5．4．2 硝化微生物菌属确定
5．4．3 有机物对硝化微生物群落结构影响
5．5 反应器各区生物特性及构成
5．6 本章小结
6 结论和建议
6．1 结论
6．2 建议
6．3 创新点
参考文献
致谢
大连理工大学学位论文版权使用授权书
发布时间: 2005-09-07
参考文献
- [1].炭膜曝气生物膜反应器废水处理特性研究[D]. 刘惠军.大连理工大学2008
- [2].膜曝气生物膜反应器单级自养脱氮研究[D]. 宫正.大连理工大学2007
- [3].厌氧折流板反应器与膜曝气生物膜反应器的耦合作用研究[D]. 胡绍伟.大连理工大学2008
- [4].络合吸收-电极生物膜反应器集成系统处理烟气中NO_x的过程强化与调控机制[D]. 夏银锋.浙江大学2016
- [5].一体化气动内循环好氧缺氧生物膜反应器脱氮性能研究[D]. 张秀红.大连理工大学2008
- [6].高浓度苯酚焦化废水生物强化处理技术研究[D]. 王黎明.武汉大学2011
- [7].化学和电化学-微生物偶联法降解溴酸盐的研究[D]. 钟宇.湖南大学2016
相关论文
- [1].一体化气动内循环好氧缺氧生物膜反应器脱氮性能研究[D]. 张秀红.大连理工大学2008
- [2].短程硝化—反硝化生物脱氮与反硝化聚磷基础研究[D]. 张小玲.西安建筑科技大学2004
- [3].好氧颗粒污泥同步硝化反硝化过程研究[D]. 阮文权.江南大学2004
- [4].含氮废水生物亚硝化与自养反亚硝化试验研究[D]. 魏琛.重庆大学2004
- [5].SBAR中好氧颗粒污泥的培养及其特性研究[D]. 王芳.大连理工大学2004
- [6].膜生物反应器去除废水中高浓度氨氮的研究[D]. 杨宗政.天津大学2005
- [7].气动内循环反应器及反硝化除磷特性研究[D]. 张志勇.大连理工大学2006
- [8].活性污泥和生物膜复合工艺的特性及运行效能研究[D]. 丁永伟.哈尔滨工业大学2006
- [9].反硝化除磷脱氮机理及工艺研究[D]. 王亚宜.哈尔滨工业大学2004
- [10].含氮废水同时硝化反硝化工艺特性基础研究[D]. 万兴.南昌大学2007