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厌氧氨氧化生物膜反应器快速启动及影响因素研究

作　者: 李祥
导　师: 黄勇
学　校: 苏州科技学院
专　业: 环境工程
关键词: 厌氧氨氧化生物膜反应器快速启动稳定性高基质浓度启动 DO影响脱氮性能提高
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

厌氧氨氧化微生物脱氮工艺节能、高效的特点使得其在废水生物脱氮领域中显示出广阔的应用前景。但是厌氧氨氧化菌是中温菌、世代时间长（11d）、细胞产率低、体积小、易流失,对环境条件敏感等特点,导致厌氧氨氧化微生物很难快速富集、反应器很难快速启动。从而限制了该工艺的实践应用。为此,本文在传统厌氧SBR反应器中添加纤维膜作为载体来防止微生物流失,接种低活性厌氧氨氧化保藏污泥,研究该类型厌氧氨氧化反应器在快速启动过程中的规律和特点,并对启动过程中的部分影响因数进行研究,进而达到简便、快速地启动厌氧氨氧化。主要研究结果如下:1)本研究采用序批式厌氧生物膜反应器可以在110d内将反应器脱氮效能由0.05 kg N·m^-3·d^-1提高到2.06 kg N·m^-3·d^-1, NH₄⁺-N、NO₂^--N的去除率均保持在98%以上。在不同基质浓度,不同充水比条件下的实验结果表明,反应器内脱氮能力稳定较好,NH₄⁺-N去除量、NO₂^--N去除量、NO₃^--N生成量比一直围绕1.00∶1.30∶0.26上下小幅波动。说明纤维膜是厌氧氨氧化菌生长所需的良好载体,有利于厌氧生物膜反应器脱氮能力的提高。2)通过提高进水基质浓度和缩短HRT的方式对氮去除速率达到2.11 kg N·m^-3·d^-1的连续流厌氧氨氧化生物膜反应器进行氮去除速率提高研究,以前者经过60d运行,最终反应器氮负荷提高到6.44kg N·m^-3·d^-1,氮去除速率升高到4.50 kg N·m^-3·d^-1;以后者经过55d运行,反应器负荷提高到10.75 kg N·m^-3·d^-1,氮去除速率升高到7.50kg N·m^-3·d^-1。同时在达到相同氮去除速率时缩短HRT方式的NH₄⁺-N、NO₂^--N出水浓度要明显低于提高进水基质浓度时反应器的出水浓度。说明在反应器氮去除速率时缩短HRT要由于提高基质浓度的方式。3)在厌氧氨氧化反应器启动过程中随着进水基质浓度的增加和氮去除速率的升高,反应器内pH也会明显的增大。由于序批式反应器充水比较大,周期内pH基质浓度变化较大,所以pH对其影响很小;而连续流反应器基质更新速度慢,当其pH增大时,水中的FA和FNA也随之增加,从而导致反应器内厌氧氨氧化细菌活性受到抑制,不利于厌氧氨氧化细菌的生长,容易导致反应器脱氮效能的稳定。4)针对生物膜所具有的一些特性对厌氧氨氧化生物膜反应器分别进行了高基质浓度和进水携带DO的启动研究:由于生物膜具有浓度梯度作用,所以当反应器内NO2--N浓度达到130 mg·L^-1时并没有抑制厌氧氨氧化反应。但随着氮去除速率提高容易导致pH升高,从而很难实现氮去除速率的提高。不脱氧处理的原水启动厌氧生物膜反应器时经过100 d的启动,氮去除速率最高达到1.090 kg N·m^-3·d^-1。说明生物膜形成后能够形成DO浓度梯度,为厌氧氨氧化创造良好的环境,即使原水不进行脱氧处理仍可以启动厌氧氨氧化生物膜反应器。与将原水脱氧后进入反应器的方式相比,该方法氮去除速率提高的速度相对慢些。经过进一步研究反应器内基质降解过程表明,进水不进行除氧会使反应器内厌氧氨氧化反应发生迟缓现象。

厌氧氨氧化生物膜反应器快速启动及影响因素研究

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