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好氧反硝化动力学研究

柯国华  
【摘要】: 本文采用两个完全相同SBR反应器,分别以NO3-和NO2-为底物,同步采用相同的实验条件来进行驯化活性反硝化污泥,得到两个稳定的好氧反硝化脱氮系统。分别研究两个系统的好氧反硝化过程动力学,得到反硝化过程动力学模型,在此基础上将他们进行相应的比较分析。同时通过对影响反硝化的因素进行研究分析,分别得出之间的关系,明确这些影响因素对好氧反硝化过程的影响能力和方向。通过研究分析,得出以下主要结论:(1)在好氧环境下,N O_3~- -N还原为NO_2~- -N过程是硝酸盐反硝化的控制步骤。NO_3~- -N利用的速度方程为,适用溶液的浓度范围为[11,63.12] mg/l;反应的最大速度Vm=19.36(mg/(l·h)),饱和常数KS=26.54;最大比利用速度(2)在好氧环境下, NO_2~- -N能迅速进行反硝化。NO2 ??N利用的速度为( )Vm = 18. 55mg/l?h?1,适用溶液的浓度范围为[7.92,71.58] mg/l ,此范围内反硝化反应速度与亚硝酸盐浓度无关;最大比利用速度μ‘m = 0 .194mgNO3 ??N/(mgMLSS?d);饱和常数KS=3.4471。(3)亚硝酸盐的饱和常数(KS=3.4471)比硝酸盐的饱和常数(KS=26.54)小得多。表明亚硝酸盐系统中酶与底物的亲和力大于硝酸盐系统中酶与底物的亲和力;亚硝酸盐比硝酸盐具有更强的与氧争夺电子的能力,可以利用得更加彻底和完全。(4)温度与硝酸盐/亚硝酸盐系统中反硝化速度的关系均遵循阿伦尼乌斯定律。温度与他们的关系分别为温度系数为θ=1.05;温度系数为θ=1.02。(5)有机碳源与硝酸盐系统的反硝化动力学关系满足有机碳源与亚硝酸盐系统的反硝化动力学关系符合与硝酸盐、亚硝酸盐系统的反硝化动力学关系分别为DO的阀值为2.6 mg/l;DO的阀值为2.8 mg/l,同时证明了系统内为好氧反硝化菌。(7)硝酸盐系统中微生物比增长速度方程为微生物最大比增长速度为μmax = 0. 623d?1 ;亚硝酸盐系统中微生物比增长速度方程为微生物最大比增长速度为(8)硝酸盐系统的生物反硝化反应的计量方程式为:0. 1146NO——3~- + 0.167CH_3OH~+0.018H+→0.0186C_5H_7O_2N+0.048N_2+0.0742CO_2+0.325H_2O亚硝酸盐系统的生物反硝化反应的计量方程式为: 0.157NO_2~- + 0.167CH_3OH+0.134H~+→0.023C_5H_7O_2N+0.0672N_2+0.052CO2+0.332H_2O


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