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铁内电解法与生物法耦合脱氮工艺的研究

支霞辉  
【摘要】:本课题提出在SBR反应器内部设置以铁刨花为原料的内电解反应装置,通过化学与生物降解的耦合反应,实现短程硝化反硝化生物脱氮。根据研究结果,通过控制DO,HRT,pH,FA等反应条件,耦合生物短程脱氮工艺在常温25℃条件下,能实现稳定的短程硝化反硝化生物脱氮。 通过对比实验,证实了铁对亚硝化有显著的促进作用,铁的存在是影响短程硝化反硝化的主要因素。实验证实了铁离子浓度与亚硝化过程有密切的关系,一定浓度的铁离子对亚硝化过程有促进作用,废水中铁离子浓度30~60mg/L,氨氮的去除率维持在90%左右;当铁离子浓度大于70mg/L时,对亚硝化过程的促进作用不明显。通过对耦合脱氮系统的影响因素的研究,发现了耦合硝化系统中pH值和DO浓度的变化规律,并就pH和DO对耦合短程脱氮的影响得出了新的结论。研究证实,内设铁床的耦合生物反应器内与常规反应装置相比,亚硝酸菌对pH的适应范围更大,为7.5~9.5,而在常规反应器内亚硝酸菌生长的最佳pH范围为8~9。从而使该工艺在工程实践中有更为广泛的适用性。该研究通过对硝化过程pH的在线监测,发现了一周期内随pH的变化出现特征点的现象。并据此提出了以pH为参数,在实际水处理中进行实时控制的设想。研究表明,在DO浓度较高的情况下仍然可以实现短程脱氮,这是添加铁床的耦合短程脱氮与普通短程脱氮的不同之处。研究发现,DO大于4.0mg/L,氨氮去除率达到80%以上。亚硝酸盐累积量加大。高DO浓度加速铁刨花的腐蚀,导致混合液中铁离子浓度明显提高,铁离子对亚硝化的促进作用明显,从而实现亚硝酸菌的增值。根据温度影响因素试验的结果,证实了在常温条件(20~25℃)下,生物铁活性污泥通过控制进水氨氮浓度,调节反应的pH,完全可以实现废水生物处理的短程硝化反硝化生物脱氮,此时亚硝化率达到80%以上。实验研究了不同盐度下,氨氮浓度、pH值、温度等因素对含盐废水短程硝化反硝化的影响。结果表明,含盐量增加有助于亚硝酸盐的积累。在含盐量1759mg/L~24630mg/L范围内通过提高进水pH值和进水氨氮浓度可以使亚硝酸盐积累率[NO_2~-/(NO_2~-+NO_3~-)]达到90%以上。这表明亚硝酸菌有较高的耐盐性,能在高盐环境中保持良好的活性。本课题通过对耦合反应器内微生物的生物学特性的研究证实,耦合生物脱氮工艺能显著的改善污泥沉降性能,预防污泥膨胀的产生。通过对耦


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