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SBAF中自养生物膜亚硝化及全程自养脱氮的启动研究

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第1章绪论

第2章废水脱氮技术原理与方法

第3章新型生物脱氮技术

第4章匹配厌氧氨氧化的亚硝化工艺在生物膜中的实现研究

第5章全程自养脱氮生物膜的研究

结论与研究展望

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文目录

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摘要

水环境中氮元素的大量积累导致了水环境质量的严重恶化,垃圾渗滤液、消化污泥脱水液等低(超低)C/N高氨废水占氨氮排放总量的50%以上;对于传统的生物硝化-反硝化处理工艺来说,当C/N<4,反硝化容器体积要提高1.5~1.7倍,而当C/N<2.5时,如果没有外加有机碳源,反硝化就无法有效地进行,传统的生物硝化-反硝化工艺已不能满足这些高氨低碳废水的处理要求。 本课题立足于国内外处理高氨低碳废水相关工艺的最新研究成果,以现阶段应用较多的普通的SBAF生物滤池为反应器,联合现阶段生物脱氮热点——短程硝化和全程自养脱氮,进行了自养生物膜的培养及驯化研究,在普通的SBAF反应器中实现了匹配厌氧氨氧化的亚硝化的启动和全程自养脱氮的启动,并就影响短程硝化和全程自养脱氮的参数进行分析。 实验结果表明在温度为32±1℃,溶解氧水平为0.5~1.0mg/L和pH值7.4~7.7时亚硝化反应能够较好的保证50%的氨氮转化率;但生物膜反应器无法只通过控制温度和水力停留时间来达到洗出亚硝酸氧盐化菌的目的,且生物膜的厚度对传质也有影响,自养亚硝化生物膜系统的运行过程中必须严格控制参数。反应器在人为停止20d运行后,无法再次恢复原来的50%的自养亚硝化,同时氮损失的现象也比较严重,这有可能在长时间的缺氧情况下,自养生物膜系统发生厌氧氨氧化反应,使得出水中无机氮的总量下降。 利用成熟的自养硝化生物膜能在SBAF反应器中成功实现了全程自养脱氮。启动时间为四个月左右,试验表明pH值在7.8~8.0时系统脱氮效率最高,其中氨氮转化率达到96.15%,总氮去除率达到77.85%。证明SBAF系统在去除高浓度低碳源的氨氮废水中有着巨大的潜在应用价值。DO对自养脱氮细菌的富集有着重要的影响,通过控制DO低于0.5mg/L可以使硝化生物膜在一个月内富集足够的厌氧氨氧化菌。当自氧脱氮生物膜形成后,将DO维持在1mg/L左右不会对自氧脱氮细菌有抑制作用。同时NaHCO3为自养脱氮生物膜反应器的唯一碳源也是自养菌生长的限制性底物。用生物膜结构和扩散理论可以很好的解释自养脱氮的反应机理,生物膜中自养脱氮速率的关键在于生物膜自身产生的底物-亚硝酸氮的浓度。也就是说,在低溶解氧下,系统中亚硝化速率和厌氧氨氧化的速率达到平衡的时候,全程自养脱氮效率最高。

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