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《上海海洋大学》 2018年
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外挂式厌氧反应器在工厂化循环水养殖中的应用效果研究

王震林  
【摘要】:工厂化循环水养殖模式具有节水、节地、养殖操作简便、养殖环境易控制等诸多优点,因而得到了广大养殖地区的认可和推广。但是由于现今的养殖系统中缺乏专门的反硝化设备和模块,使得系统在长期运行、使用后会存在硝氮(NO_3~-)的积累问题。因此,开发一款在生产上经济适用、成本低廉、高效可持续的反硝化设备来弥补现有水处理系统和工艺的不足显得非常必要。目前国内对厌氧反硝化的研究大多处于实验室阶段,在养殖生产上应用厌氧反硝化的研究相对较少。本研究利用一款自主设计的厌氧反硝化装置,以斜发沸石为填料,采用填料床生物反应器模式,将反应器与循环水养殖系统的一级生物滤池串接,采用常流水方式自然挂膜和运行,以生物滤池养殖废水中所含的有机物做反硝化碳源,通过控制和改变反应器出水流量的办法,来研究反应器在不同水力停留时间下(Hydraulic Retention Time,HRT)的脱氮效果;揭示HRT与溶氧(Dissolved Oxygen,DO)和反硝化之间的关系,以及反应器内不同填料层上附着的有机物量和该填料层的反硝化效果、反应器整体脱氮效果之间的关系;初步给出了反应器在不同HRT下的脱氮量以及填料的脱氮效率。为后续的研究探明方向、提供改进措施,并为最终在生产上开发一款经济高效、可持续使用的厌氧反硝化器提供参考和借鉴。本研究的主要内容及结果如下:(1)实验开始前,反应器挂膜用时70天。实验耗时60天,分别检测了六组不同流量(642.2 L/h、612.4 L/h、342.1 L/h、24.71 L/h、10.48 L/h、5.397 L/h;其对应的HRT分别为:0.2115 h、0.2542 h、0.5359 h、7.430 h、17.52 h、34.04 h)下,反应器各进水口、取样口、出水口的水质指标,并分析了相应HRT下的反硝化效果。每组HRT下,实验耗时10天。(2)实验期间的pH、温度、盐度变化范围分别为6.52~7.40,20.80℃~22.54℃,30.48~31.21。整个实验阶段TOC/TN的变化范围为0.6084~2.483,绝大多数在1.0~1.5之间变化。pH、温度、盐度、COD、TOC/TN的变化对反应器各取样口、出水口的反硝化效果没有明显的影响。(3)随着HRT的增加,反应器的平均溶氧急剧下降,与进水DO的波动无关。当HRT大于0.5359h,出水口DO均降到0.5mg/L左右或以下,反应器表现出整体的反硝化效果;反应器在各HRT下,对无机氮(inorganic nitrogen,IN)、总氮(total nitrogen,TN)均表现去除的效果。随着HRT的增加,IN去除率与TN去除率均出现先增大后减小的变化。氨氮(NH_4~+)、亚硝氮(NO_2~-)去除率先小幅上升,再大幅下降,然后再上升,呈反“S”型变化。NO_3~-去除率,先增大后减小,从积累到去除。反应器的整体处理效果经历一个从硝化到反硝化的转变;当HRT为17.52h时,反应器的脱氮效果最好,NO_3~-去除率达到77.48%。继续延长HRT,NO_3~-去除率反而下降。将NO_3~-去除率从小到大进行排序,可以得到:当NO_3~-去除率达到一定值后,NH_4~+、NO_2~-开始出现积累。NO_3~-去除率越高,NO_2~-、NH_4~+积累越严重。在积累顺序上,表现为先NO_2~-后NH_4~+。(4)在低HRT(0.5359h)下,反应器脱去的氮素主要是NH_4~+和NO_2~-,以NH_4~+为主;高HRT(7.430h)下,反应器脱去的氮素以NO_3~-为主。(5)随着HRT的增加,反应器内主要反硝化层开始下移,最后集中到进水口与取样口1之间的填料层。反应器内不同填料层上附着污物量的差异,导致了反应器不同填料层反硝化效果的不同;随着HRT的增加,反应器内,上部填料层的脱氮效果下降,出现一定程度的反增,抑制了反应器整体脱氮效果的进一步提高。(6)斜发沸石对养殖废水有除臭作用,填料上吸附、沉积的有机物也被除去了臭味。
【学位授予单位】:上海海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S964

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