反硝化脱硫工艺运行效能及影响因素研究

论文摘要

碳氮硫同步脱除工艺系统能够同时去除废水中碳、氮及硫三大类污染物,具有工艺简单、运行成本较低、无二次污染、可回收单质硫,实现资源化等优点。该工艺系统由硫酸盐还原、反硝化脱硫及硝化三个处理单元组成,其中反硝化脱硫单元是工艺系统的核心单元,创造自养反硝化菌和异养反硝化菌共存的混养生态系统,实现对硫化物、乙酸盐和硝酸盐的同时去除并积累单质硫。本研究在探讨反硝化脱硫工艺处理效能的基础上,采用单因子法分别考察了硫酸盐还原工艺出水中的有机物、硫酸根、氨氮及硝化工艺回流水中的亚硝酸盐对反硝化脱硫过程的影响,以期为工艺系统的串联运行提供依据。采用膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器探讨反硝化脱硫工艺的运行效能,在HRT为10h,进水硫化物浓度为800mg/L时,硫化物的去除率超过92%,理论单质硫转化率为100%,乙酸盐的去除率稳定在100%,硝酸盐的去除率约85%。有机物对反硝化脱硫工艺的影响试验结果表明,乙酸盐与硝酸盐的比例(C/N)在0.75~1.26时对反硝化脱硫效果的影响较小;C/N为0.75时,硫化物和乙酸盐的去除率均为100%,硝酸盐去除率最低在90%左右;C/N为1.0时,反硝化脱硫的效果最好,硫化物、乙酸盐及硝酸盐的去除率均为100%;C/N为1.26时,乙酸盐和硝酸盐的去除率均为100%,硫化物去除率为92%。试验过程中,单质硫累积效果较好,去除的硫化物全部转化为单质硫。在进水硫化物浓度为200mg/L,硫化物、乙酸盐及硝酸盐的摩尔比为1:1:1时考察了不同硫酸盐和氨氮浓度对反硝化脱硫工艺的影响。结果表明,两种浓度分别为170mg/L~540mg/L和100mg/L~800mg/L时,对反硝化脱工艺基本无影响;硫酸盐未发生还原;由于氨氮的电离平衡作用,出水氨氮略微有所降低。本研究发现,亚硝酸盐对反硝化脱硫过程没有任何抑制,而且还可以作为反硝化脱硫过程的唯一电子受体。在硝酸盐浓度为388mg/L,亚硝酸盐浓度在100mg/L、200mg/L、400mg/L各阶段变化时,硫化物和乙酸盐的去除率均为100%,硝酸盐去除率保持在80%左右;亚硝酸盐单独存在时,浓度在400mg/L、500mg/L、600mg/L各阶段变化时,自养反硝化菌和异养反硝化菌都能利用亚硝酸盐作为电子受体,乙酸盐的去除率一直保持在100%,硫化物的去除率由80%左右逐渐增加至100%,亚硝酸盐的去除率从100%下降至80%左右。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 废水生物脱硫技术研究现状
• 1.1.1 硫酸盐废水生物处理研究进展
• 1.1.2 硫化物生物氧化工艺研究进展
• 1.2 废水生物脱氮技术研究现状
• 1.2.1 同时硝化反硝化
• 1.2.2 短程硝化反硝化
• 1.2.3 好氧反硝化
• 1.2.4 厌氧氨氧化
• 1.2.5 全程自养脱氨氮
• 1.3 反硝化脱硫工艺的提出及研究进展
• 1.3.1 反硝化脱硫工艺的提出
• 1.3.2 反硝化脱硫工艺的研究现状
• 1.4 本课题的研究目的、意义及内容
• 1.4.1 本课题研究的目的和意义
• 1.4.2 本课题主要的研究内容
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验装置
• 2.2 试验用水
• 2.3 接种污泥
• 2.4 分析项目和分析方法
• 2.4.1 硫化物浓度的测定方法
• 2.4.2 离子色谱法测定其他阴离子浓度
• 2.4.3 单质硫的检测方法
• 2.5 试验仪器
• 第3章 反硝化脱硫工艺的运行效能
• 3.1 EGSB反应器的启动及运行
• 3.1.1 反应器的启动方法与条件
• 3.1.2 反应器的连续流运行
• 3.2 反应器的运行效能
• 3.2.1 硫化物的去除及其转化效能
• 3.2.2 乙酸盐的去除效果
• 3.2.3 硝酸盐的去除效果
• 3.2.4 pH值和碱度的变化
• 3.3 本章小结
• 第4章 反硝化脱硫工艺的影响因素
• 4.1 有机物对反硝化脱硫工艺的影响
• 4.1.1 硫化物的去除及其转化效能
• 4.1.2 乙酸盐的去除效果
• 4.1.3 硝酸盐的去除效果
• 4.1.4 pH值和碱度的变化
• 4.1.5 反硝化脱硫工艺的最适碳氮比
• 4.2 硫酸盐对反硝化脱硫工艺的影响
• 4.2.1 硫化物的去除效果
• 4.2.2 乙酸盐的去除效果
• 4.2.3 硝酸盐的去除效果
• 4.2.4 pH值和碱度的变化
• 4.3 氨氮对反硝化脱硫工艺的影响
• 4.3.1 硫化物的去除效果
• 4.3.2 乙酸盐的去除效果
• 4.3.3 硝酸盐的去除效果
• 4.3.4 pH值和碱度的变化
• 4.4 亚硝酸盐对反硝化脱硫工艺的影响
• 4.4.1 亚硝酸盐与硝酸盐共存的影响
• 4.4.2 亚硝酸盐的影响
• 4.5 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢