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生物膜反应器处理高氨氮废水的研究及菌剂开发

作　者: 刘晶晶
导　师: 孙井梅
学　校: 天津大学
专　业: 环境工程
关键词: 生物接触氧化法填料实际应用廉价培养基微生物菌剂
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

我国面临着水资源匮乏、水体污染严重的问题，其中水体氮浓度过高引起的富营养化问题受到越来越多的关注。近年来，生物脱氮技术被广泛应用。本试验将硝化菌（ND-7）与生物接触氧化反应器相结合，探讨其处理高氨氮废水的效果。为避免实际应用中，投加到活性污泥中的菌剂发生变异或成为非优势菌，污水处理厂可采用纯菌启动。污水厂的快速启动或出现突发性水污染事故时均需要投加大量菌剂，因此有必要研究微生物菌剂的规模化、低成本的培养技术。生物接触氧化法的核心是填料，填料性能的好坏直接影响废水处理的效果。本试验选用了立体弹性填料、立方体海绵填料以及悬浮填料作为生物膜载体，研究了三种生物膜填料的充氧性和生物吸附性，并在反应器中进行了动态试验，考察不同填料对污染物的处理效果，从而为填料的选择提供依据。试验表明：填料对充氧效率的影响程度由大到小为：立体弹性填料>悬浮填料>立方体海绵填料，吸附微生物的能力由大到小为：立方体海绵填料>立体弹性填料>悬浮填料。在动态试验过程中，立体弹性填料、立方体海绵填料以及悬浮填料反应器启动时间分别为11d、13d、18d，有机物的去除率分别为93%、84.79%、62.90%；硝态氮去除率分别为94.88%、86.34%、67.54%；总氮去除率分别为93.56%、84.65%、65.51%。因此，立体弹性填料性能更好，其具有良好的布气功能，并且生物膜活性以及对污染物的去除效果都较好。本试验在生物膜反应器中装填了立体弹性填料，研究了处理高氨氮废水的效果。考察了水力停留时间（HRT）、溶解氧浓度、C/N对生物接触氧化法处理效果的影响。试验表明，生物膜载体选用立体弹性填料时，生物接触氧化法的最佳条件是：HRT为6h，DO浓度为3mg/L，C/N为3。在最佳条件下，反应器稳定运行后出水COD的去除率均在83%以上，氨氮去除率在82%以上，总氮去除率在80%左右。对ND-7的廉价培养基的研究，及其最佳培养条件的探讨表明，ND-7可以利用适宜的外加碳源和氮源获得更高的菌量。在其优化的最佳培养条件下，菌量可达到1.85g/L，高于传统培养基培养出的菌量，并且培养成本仅为0.027元/g。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-23
  1.1 水体中氮的存在形式及其危害  9
  1.2 高氨氮废水处理方法  9-12
    1.2.1 吹脱法  10
    1.2.2 化学沉淀法  10-11
    1.2.3 电化学法  11
    1.2.4 传统生物法  11-12
  1.3 生物脱氮技术新发展  12-17
    1.3.1 短程硝化反硝化法  12-13
    1.3.2 厌氧氨氧化法  13-14
    1.3.3 好氧反硝化法  14-17
  1.4 生物接触氧化的原理与研究现状  17-19
    1.4.1 生物接触氧化工艺原理  17
    1.4.2 生物接触氧化工艺中填料的应用  17-18
    1.4.3 生物接触氧化工艺研究现状  18-19
  1.5 微生物菌剂的培养及廉价培养基的研究现状  19-21
  1.6 研究的目的意义与研究内容  21-23
    1.6.1 目的意义  21
    1.6.2 研究内容  21-23
第二章填料的选择  23-38
  2.1 材料  23-24
    2.1.1 填料及菌剂  23-24
    2.1.2 试验装置  24
    2.1.3 试验用水  24
  2.2 试验方法  24-26
    2.2.1 启动与挂膜  24-25
    2.2.2 生物吸附性  25
    2.2.3 填料充氧性能  25-26
    2.2.4 生物量的测定  26
    2.2.5 水质分析项目与方法  26
  2.3 结果与分析  26-36
    2.3.1 填料的生物吸附性  26-27
    2.3.2 填料的充氧能力  27-29
    2.3.3 填料的生物膜变化  29-33
    2.3.4 动态试验对比  33-36
  2.4 本章小结  36-38
第三章生物膜反应器处理高浓度氨氮废水的研究  38-49
  3.1 材料与方法  38
    3.1.1 填料与试验装置  38
    3.1.2 试验用水及水质分析方法  38
  3.2 生物膜反应器的驯化  38-40
    3.2.1 氨氮的去除情况  38-39
    3.2.2 有机物的去除情况  39-40
  3.3 生物膜反应器运行条件优化  40-46
    3.3.1 水力停留时间（HRT）对出水水质的影响  40-43
    3.3.2 DO 对出水水质的影响  43-46
    3.3.3 C/N 对出水水质的影响  46
  3.4 生物接触氧化反应器稳定运行分析  46-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章硝化菌廉价培养基的选择  49-63
  4.1 材料  49-50
    4.1.1 菌种  49
    4.1.2 主要仪器和设备  49-50
    4.1.3 培养基  50
  4.2 试验方法  50-52
    4.2.1 细菌生长量的测定及生长曲线绘制  50-51
    4.2.2 玉米淀粉糖化液制备方法  51
    4.2.3 廉价培养基的确定  51-52
    4.2.4 有机物及总氮降解实验  52
  4.3 模拟啤酒废水培养 ND-7 的可行性  52-53
  4.4 培养基及培养条件优化  53-58
    4.4.1 碳源对 ND-7 浓度的影响  53-55
    4.4.2 氮源对 ND-7 浓度的影响  55-57
    4.4.3 pH 对 ND-7 浓度的影响  57-58
    4.4.4 温度对 ND-7 浓度的影响  58
  4.5 ND-7 培养条件优化  58-61
    4.5.1 正交试验结果  58-60
    4.5.2 菌体活性的比较  60-61
  4.6 ND-7 培养基成本分析  61
  4.7 本章小结  61-63
第五章结论与建议  63-65
  5.1 结论  63
  5.2 建议  63-65
参考文献  65-72
发表论文和参加科研情况说明  72-73
致谢  73

生物膜反应器处理高氨氮废水的研究及菌剂开发

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