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《大连理工大学》 2006年
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摇动床技术和厌氧氨氧化石化废水生物脱氮

石利军  
【摘要】:针对石化废水处理工艺普遍存在的硝化效果差、难以去除总氮的问题,本论文研究石化废水的生物脱氮问题。首先研究了好氧摇动床生物膜反应器处理石化废水时的同时硝化反硝化(SND)脱氮现象,证实了反应器中可以发生SND反应,分析了SND的机理和发生原因,并考察了运行条件(C/N比、DO、HRT)对SND的影响;然后针对好氧摇动床生物膜反应器硝化率不高、不能有效去除总氮的问题,采用缺氧好氧(A/O1-O2)摇动床生物膜反应器进行石化废水的脱氮处理,分析硝化反硝化的动力学特点,考察操作参数(回流比、负荷改变)对脱氮效果的影响,并在石化企业现场进行试验,取得了较好的总氮去除效果;最后针对石化二级出水氮素浓度高不能达标、传统缺氧好氧脱氮工艺运行成本高的问题,研究了厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺石化二级出水脱氮的可行性。试验结果表明: 摇动床生物膜技术具有容易挂膜、系统启动快、传质和处理效果好、能耗低的特点。在曝气条件下,填料摇动需要的曝气强度是100m~3/m~2·h,对应的气水比为10:1。biofringe(?)填料和组合填料对比试验表明,前者5d即可完成挂膜,当开始COD浓度为600mg/L时,5h后COD浓度为50mg/L,去除率达到90%以上,biofringe(?)填料挂膜和COD去除效果好于组合填料。 好氧摇动床生物膜反应器处理石化废水时存在着同时硝化反硝化现象。在进水COD、NH_4~+-N浓度分别为500mg/L、30mg/L,操作参数pH=7.0-8.0,T=20℃,DO=4.0mg/L,HRT=6 h时,出水COD浓度小于150 mg/L,去除率达到70%以上,COD的去除负荷达到1.4 kg/m~3·d。硝化率和TN去除率分别在40.6-50.1%和31.2-45.7%之间,出水中几乎没有NO_2~--N的积累,硝化后产生的NO_X~--N大部分发生反硝化反应转化成气态氮从水中逸出。 好氧摇动床生物膜反应器中之所以能够发生SND反应,主要原因在于生物膜内部同时存在不同的微观环境。由于生物膜厚度达到了900μm以上,受DO扩散的限制其内部存在DO浓度梯度。生物膜外层溶解氧浓度较高,好氧异养菌、硝化菌占优势,发生好氧碳化和硝化反应;在生物膜内层,由于DO扩散的阻力和外层好氧异养菌、硝化菌对溶解氧的消耗,产生缺氧微环境,以反硝化细菌为主,可以发生反硝化反应。因此在好氧摇动床生物膜反应器中,生物膜内部同时存在好氧微环境和缺氧微环境是SND能够发生的主要原因。 在C/N比为10-30的范围内,好氧摇动床生物膜反应器同时硝化反硝化效果随着C/N比的增大而增强。C/N比为30时,COD去除率、硝化率和反硝化率分别达到90%、80%、70%以上,出水COD、NH_4~+-N、TN浓度小于50 mg/L、3 mg/L和5 mg/L。随着DO浓度的降低,COD去除率、硝化率、反硝化率都降低。DO浓度降低到0.5 mg/L时,
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:X703

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