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基于琼脂碳源的生物反硝化系统脱除水源水中硝酸盐

陈林  
【摘要】:当前水源水硝酸盐污染严重。本研究基于琼脂碳源考察了生物反硝化系统脱除水源水中硝酸盐的影响因素和工艺运行效果,建立了水源水生物脱氮的新工艺。 研究采用间歇实验考察了清水中琼脂释放有机质的能力以及琼脂水源水中脱除硝酸盐的影响因素,包括摇床转速、微生物量、初始DO、pH值、反应时间、温度以及琼脂/硝酸盐氮质量比等;采用工艺实验考察了不同HRT、断面流速、回流比、微生物量和NO3--N进水浓度等对生物脱氮的影响。 间歇实验结果表明,琼脂释放有机质的过程符合幂函数关系;微生物量、温度、反应时间和琼脂/硝氮比对NO3--N的去除有很大影响;初始DO对脱氮没有显著影响;中性的水源水有利于NO3--N的去除;初始NO3--N浓度分别为50.99mg/L和102.49mg/L时获得最高脱氮率的反应时间分别是3天和7天;25℃和15℃时实现最高脱氮率的最佳质量比(琼脂)/(硝氮)分别为87.20:1和985.22:1。当初始微生物量为60.63nmolP/g琼脂、转速120rpm、温度25℃、进水NO3-N为50.99mg/L时反应3天,NO3--N最高去除率可达100%。 反应器实验结果表明,柱式和管式琼脂反应器在启动过程中的最高脱氮率分别是51.34%和81.02%;HRT、断面流速和NO3--N进水浓度对反应器硝酸盐的去除率存在很大影响;两反应器脱氮率与各自断面流速线性相关;在相同HRT下,管式反应器的脱氮效果比柱式的好;在进水NO3--N浓度20~25mg/L、无回流、室温条件,柱式反应器在HRT为6小时、管式反应器在HRT为8小时条件下的最高脱氮率分别是92.37%和87.20%。陶粒柱在NO3--N进水浓度低于30mg/L时的NO3--N最高去除率是21.60%;NO2--N的平均出水浓度在0.0056~0.070mg/L之间;NH4+-N平均出水浓度是0.59mg/L。BAF柱在HRT=30min、气水比1:1条件下就能获得对有机物和NH4+-N有很好的去除效果,能够保证合格的出水水质。 组合工艺系统的研究结果表明,琼脂反应器再启动过程需要1个月左右,启动后脱氮率稳定在29%~41%之间;琼脂柱在NO3--N进水浓度55mg/L左右、HRT=12小时条件下的脱氮率最高达80%以上。陶粒柱出水NO2--N浓度几乎接近0,但没能脱除NO3--N。BAF出水中NH4++-N浓度在0.02~0.50mg/L之间,相应的CODMn在0.30~7.80mg/L之间。工艺运行过程中出水微生物量Y同NO3--N去除率X之间的关系是Y=39.956X-0.2026。 研究表明,采用缺氧琼脂反应器加BAF的组合工艺获得了很高的脱氮率,同时成功控制出水中亚硝酸盐氮和有机质的浓度;组合工艺在HRT=6~8小时和进水硝酸盐氮浓度在30mg/L左右时能够对受硝酸盐污染的饮用水源水具有很好的处理效果,出水水质符合生活饮用水源水质标准一级标准(CJ3020-93)。琼脂反应器加BAF的组合工艺是一种能够保证出水水质合格的高效低耗生物脱氮工艺。


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