短程硝化—厌氧氨氧化联合工艺处理含氨废水的试验研究

论文摘要

近年来,随着新型生物脱氮理论的发展,人们陆续开发了多种新型高效的生物脱氮工艺,如短程硝化-反硝化、同时硝化-反硝化、厌氧氨氧化等工艺。本试验在好氧SBR中实现短程硝化,同时提高厌氧生物转盘系统中厌氧氨氧化的氮负荷,使之与SBR出水NO2--N的积累量相匹配,组合二者形成短程硝化-厌氧氨氧化全程自养型脱氮工艺对含氨废水的处理进行研究。试验结果表明:1.SBR中,接种普通好氧污泥,当NH4+-N浓度为150 mg/L,控制温度28±1℃,pH 7～8,DO低于1mg/L,经过20天的连续运行,NO2--N积累率达80%以上,实现了短程硝化,NH4+-N容积负荷和污泥负荷分别达到0.26 kgN·m-3·d-1和0.077 kgN·kg-1VSS·d-1。对降解过程研究表明,最大氨氮降解速率为0.0126mgN·mg-1VSS·h-1,pH先由7.88持续降低到7.0然后升高至7.74,相应地,DO在前3h内低于0.1 mg/L,然后逐渐上升最终达到5mg/L。污泥经革兰氏染色及镜检发现,污泥絮体较小,细菌为革兰氏阴性菌,呈短杆状;通过MPN法表明,AOB与NOB总数之比为103∶1。2.SBR中,当NH4+-N浓度由150 mg/L升至250 mg/L时,短程硝化工艺能够稳定运行,NH4+-N去除率达90%以上,出水NO2--N积累率维持在85%以上,NH4+-N污泥负荷达到0.129kgN·kg-1VSS·d-1。污泥浓度达到3600mg/L,SVI值维持在70mL/g,污泥颜色为黄白色絮体。3.ANAMMOX稳定运行期,当NH4+-N和NO2--N浓度为80mg/L,HRT由24h缩短为16h时,NH4+-N平均去除率由90%降至86%,NO2--N去除率维持在99.9%以上,TN容积负荷由0.178kgN·m-3·d-1升至0.275 kgN·m-3·d-1。当HRT=24h时,通过提高进水NH4+-N和NO2--N浓度的方式,使TN容积负荷由0.225 kgN·m-3·d-1提高到0.445 kgN·m-3·d-1;当进水NO2--N浓度为210 mg/L时,反应器内出现NO2--N浓度的抑制作用,与此同时NH4+-N、NO2--N及TN去除率分别从95%、97%和92%降至85%、87%和82%。污泥颜色为棕红色,通过显微镜镜检发现污泥中细菌主要是革兰氏阴性菌,呈短杆状;扫描电镜镜检发现颗粒污泥表面有球菌的聚集体。4.联合工艺运行期,待厌氧生物转盘对NO2--N的去除量与SBR出水中NO2--N积累量相匹配时,组合二者形成短程硝化-厌氧氨氧化全程自养型脱氮工艺对含氨废水的处理进行研究。结果表明:SBR中,在NH4+-N浓度为250～300mg/L,控制温度28±1℃,pH 7～8,DO低于1mg/L,实现稳定的短程硝化,NO2--N积累率达85%以上,NH4+-N的污泥负荷达0.133 kgN·kg-1VSS·d-1。将短程硝化出水加入NH4+-N作为厌氧氨氧化进水,在40±1℃可以达到全程自养脱氮的目的,NH4+-N、NO2--N和TN去除率分别达86%、97%和90%以上,TN容积负荷达0.488 kgN·m-3·d-1。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 氮素在自然界的循环
• 1.3 传统生物脱氮原理与技术
• 1.3.1 生物脱氮原理
• 1.3.2 生物脱氮技术
• 1.4 废水生物脱氮新技术的发展
• 1.4.1 新型生物脱氮理论的发展
• 1.4.2 新型生物脱氮工艺的发展
• 1.5 本课题研究的主要内容
• 1.5.1 工艺的选择
• 1.5.2 本课题研究的主要内容
• 2 试验概况
• 2.1 试验装置
• 2.1.1 短程硝化试验装置
• 2.1.2 厌氧氨氧化试验装置
• 2.2 试验分析方法和主要设备仪器
• 2.2.1 常规测定指标及测定方法
• 2.2.2 主要设备仪器
• 2.3 试验进水水质
• 2.3.1 短程硝化水质
• 2.3.2 ANAMMOX水质
• 3 SBR内短程硝化的试验研究
• 3.1 短程硝化工艺的发展
• 3.1.1 短程硝化脱氮技术的提出
• 3.1.2 国内外研究概况
• 3.2 短程硝化影响因素及控制途径
• 3.2.1 影响因素
• 3.2.2 控制途径
• 3.3 低溶解氧条件下SBR内短程硝化的实现
• 3.3.1 试验方案
• 3.3.2 试验条件
• 3.3.3 试验结果与讨论
• 3.3.4 小结
• 3.4 SBR内短程硝化的运行稳定性试验
• 3.4.1 试验方案
• 3.4.2 试验条件
• 3.4.3 试验结果与讨论
• 3.4.4 小结
• 3.5 本章小结
• 4 厌氧生物转盘中厌氧氨氧化的试验研究
• 4.1 厌氧氨氧化技术概述
• 4.1.1 厌氧氨氧化理论的发展
• 4.1.2 厌氧氨氧化的作用机理
• 4.1.3 厌氧氨氧化菌及其特性
• 4.1.4 厌氧氨氧化影响因素与控制途径
• 4.1.5 厌氧氨氧化工艺的发展
• 4.2 厌氧氨氧化负荷提高期的运行稳定性试验
• 4.2.1 试验条件
• 4.2.2 试验方案
• 4.2.3 试验结果与讨论
• 4.2.4 小结
• 4.3 本章小结
• 5 短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理含氨废水的试验研究
• 5.1 厌氧氨氧化进水水质的解决
• 5.1.1 ANAMMOX进水水质特点及其解决途径
• 5.1.2 本试验中厌氧氨氧化进水水质的解决途径
• 5.2 SBR内硝化菌的硝化性能试验
• 5.2.1 试验材料与方法
• 5.2.2 试验结果与讨论
• 5.2.3 小结
• 5.3 短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺的脱氮性能研究
• 5.3.1 试验材料与方法
• 5.3.2 试验方案
• 5.3.3 试验结果与讨论
• 5.3.4 小结
• 5.4 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献