收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

厌氧氨氧化反应器的启动优化和过程调控研究

任龙飞  
【摘要】:厌氧氨氧化工艺可在氮循环中实现“短程”现象,以亚硝态氮作电子受体直接将氨氮氧化成氮气,无需提供有机碳源和氧气,工艺流程短、运行费用低、运行调控简单,同时避免了CO2、N2O等温室气体的产生,实现了高效低耗,在可持续发展及循环经济方面具有广阔前景。但受限于菌种自身一些缺点和问题,该工艺的进一步推广及应用受到了显著影响。一是厌氧氨氧化菌的倍增时间(t1/2=ln 2/μmax)约为11天,最大生长比速率(μmax)也仅为0.065 d-1,启动耗时较长。二是厌氧氨氧化菌需要严格的生长代谢环境,如溶解氧大于0.5 mg/L时即能抑制厌氧氨氧化活性。随着认识的不断深入和研究的不断发展,研究人员已经探索设计出了一系列可用于厌氧氨氧化快速启动的方案,主要思路如下:(1)改进或构建合适的反应器,尽可能减少其中生物量的流失:(2)创造合适的培养环境和培养条件,优化其生长代谢的环境;(3)选取适宜的接种污泥,提高接种污泥的质量。本论文拟从改良培养生境和强化截留污泥能力的角度出发,对厌氧氨氧化工艺的启动优化及过程调控进行研究,以期为该工艺的推广应用提供理论支持及技术参考。一方面,通过向反应器内投加零价铁(ZVI)来强化厌氧氨氧化反应器,零价铁可促进微生物生长增殖,还可通过还原能力消耗溶解氧,创造最适生境,从而缩短厌氧氨氧化的启动用时并提高氮素去除负荷。另一方面,通过采用新型无纺布MBR,减少污泥流失,实现生物量保持,从而加速厌氧氨氧化启动,并通过生物膜的作用提高氮素去除负荷。同时针对二者存在的污泥流失和总氮去除率低问题,构建ZVI组装厌氧氨氧化反应器(下端固定海绵铁,上端固定聚酯海绵),在实现污泥截留的同时,提高总氮去除率。主要结论如下:(1) 投加零价铁(微米级零价铁mZVI、纳米级零价铁nZVI)可显著加速启动厌氧氨氧化工艺,特别是nZVI,可在84天内完成启动,用时缩短约33%。零价铁的投加可显著增加微生物在厌氧氨氧化成熟阶段的胞外聚合物分泌量,其中nZVI效果尤为显著。150天时,投加mZVI和nZVI的反应器内微生物EPS量分别达142.8和149.3 mg/g VSS。零价铁的投加还可显著促进厌氧氨氧化菌的增殖,qPCR结果显示:投加nZVI和nZVI可使厌氧氨氧化片段数由1.82×107增高至1.09×108和1.44×108 copies/ml。(2) 两种MBR均可有效减少生物量流失,运行时间内1tMBR出水SS均小于15 mg/L; nMBR出水SS均小于35 mg/L,形成附着生物膜后,其出水SS可降低至7 mg/L。使用tMBR在56天可实现厌氧氨氧化启动,但其氮素去除效率不稳定;而]MBR44天即可实现启动,随HRT的缩短,在短暂波动后即可稳定脱氮,氮去除负荷最高可达245.4 mgN/L/d。与tMBR相比,使用nMBR可形成明显生物膜,后期几乎不存在悬浮态污泥。(3) 使用新型ZVI组装反应器可在低氮素负荷条件下,16天内两反应器均实现厌氧氨氧化活性恢复。在较高污泥浓度条件下,该新型反应器特别是负载有海绵铁的R1对冬季低温和突变氮负荷均有较强的适应能力,氮素去除负荷可达1100mgN/L/d。综上,本论文的研究将为解决我国水环境中的氮素污染问题提供了新思路和新方法,并为厌氧氨氧化工艺的进一步推广应用提供理论参考和技术支持。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李祥;袁怡;黄勇;王勇;;厌氧氨氧化微生物研究进展[J];环境科技;2009年02期
2 郑平;张蕾;;厌氧氨氧化菌的特性与分类[J];浙江大学学报(农业与生命科学版);2009年05期
3 唐崇俭;郑平;;厌氧氨氧化技术应用的挑战与对策[J];中国给水排水;2010年04期
4 孙文汗;杨继刚;;厌氧氨氧化的启动与影响因素[J];辽宁化工;2013年06期
5 王静;郝建安;张爱君;杨波;姜天翔;张雨山;;厌氧氨氧化反应研究进展[J];水处理技术;2014年03期
6 胡细全,刘大银,蔡鹤生;厌氧氨氧化的微生物研究进展[J];上海环境科学;2003年S2期
7 王燕舞,刘康怀;厌氧氨氧化工艺及其应用前景[J];矿产与地质;2004年01期
8 张少辉,王天玖,郑平;厌氧氨氧化研究进展[J];中国沼气;2004年02期
9 胡细全,刘大银,蔡鹤生;厌氧氨氧化的研究及其应用[J];环境污染治理技术与设备;2004年03期
10 杨岚,杨景亮,李再兴,孙斌,陈旭东;厌氧氨氧化技术研究进展[J];河北化工;2004年03期
11 连彦峰,苏金浩;厌氧氨氧化过程的研究进展及应用前景[J];中国科技信息;2005年14期
12 徐海江,张仁志,韩恩山,李鹏;厌氧氨氧化的研究进展[J];能源环境保护;2005年02期
13 祖波;张代钧;白玉华;;厌氧氨氧化菌特性及其在生物脱氮中的应用[J];微生物学通报;2006年01期
14 周少奇;;厌氧氨氧化与反硝化协同作用化学计量学分析[J];华南理工大学学报(自然科学版);2006年05期
15 阮晓红;张瑛;Markus C.Schmid;Toine Smits;赵振华;;淡水水体底泥中厌氧氨氧化菌的原位鉴别[J];环境科学;2006年07期
16 朱静平;胡勇有;;厌氧氨氧化工艺技术研究进展[J];水处理技术;2006年08期
17 俞本立;谢冰;徐亚同;;厌氧氨氧化研究进展[J];上海化工;2006年10期
18 赵志宏;李小明;廖德祥;曾光明;杨麒;;厌氧氨氧化研究进展及其应用[J];净水技术;2006年05期
19 祖波;张代钧;张萍;白玉华;;影响厌氧氨氧化与甲烷化反硝化耦合的因素[J];应用与环境生物学报;2007年03期
20 杨朝晖;徐峥勇;曾光明;刘有胜;肖勇;;不同低温驯化策略下的厌氧氨氧化活性[J];中国环境科学;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 路青;张振贤;付秋爽;徐伟涛;党酉胜;;厌氧氨氧化工艺研究进展[A];上海(第二届)水业热点论坛论文集[C];2010年
2 林琳;;含氨废水生物处理-厌氧氨氧化技术启动研究进展[A];2014中国环境科学学会学术年会论文集(第五章)[C];2014年
3 鲍林林;李刚强;李冬;;常温低基质浓度下磷酸盐对厌氧氨氧化过程的影响[A];河南省化学会2012年学术年会论文摘要集[C];2012年
4 姜昕;马鸣超;李俊;钟佐燊;;污水人工快速渗滤系统中厌氧氨氧化菌的分子生态学分析[A];微生物与人类健康科技论坛论文汇编[C];2009年
5 廖桃红;王栎雯;严博;龙飞;刘康怀;Kenji Furukawa;;厌氧氨氧化工艺处理高浓度含氮废水的研究[A];全国排水委员会2012年年会论文集[C];2012年
6 王丽娇;钟玉鸣;贾晓珊;;葡萄糖条件下厌氧氨氧化微生物利用硝酸盐作电子受体的反应特性[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
7 赵宗升;朱霞;李小月;;与厌氧氨氧化相匹配的部分亚硝化工艺控制条件研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
8 沈李东;杜萍;曾江宁;徐向阳;郑平;胡宝兰;;化工污染物对椒江口潮间带沉积物厌氧氨氧化菌生态分布的影响[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
9 刘秀红;谷鹏超;黄思婷;冯红利;李健伟;杨庆;;厌氧氨氧化生物滤池脱氮性能及微生物特性[A];2014中国环境科学学会学术年会论文集(第五章)[C];2014年
10 林琳;曹宏斌;李玉平;;厌氧氨氧化反应器启动研究进展[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陶彧;厌氧处理系统微生物群落结构与生态网络研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 任玉辉;低基质亚硝化与厌氧氨氧化脱氮效能及微生物特性研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
3 白轩;内电解—短程硝化—厌氧氨氧化—芬顿氧化处理垃圾渗滤液研究[D];东北大学;2013年
4 姚宗豹;Anammox新体系:外加N_2H_4的影响、NO的脱出和Fe(Ⅲ)氧化NH_4~+[D];重庆大学;2015年
5 朱刚利;厌氧氨氧化混培物包埋固定化特性的研究[D];华南理工大学;2010年
6 张蕾;厌氧氨氧化性能的研究[D];浙江大学;2009年
7 张少辉;厌氧氨氧化工艺研究[D];浙江大学;2004年
8 汪涛;厌氧氨氧化工艺快速启动及菌群特性研究[D];大连理工大学;2012年
9 丁爽;厌氧氨氧化关键技术及其机理的研究[D];浙江大学;2014年
10 徐峥勇;基于亚硝化、厌氧氨氧化与反硝化的脱氮耦合工艺及其控制策略研究[D];湖南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 欧阳海;部分亚硝化耦合厌氧氨氧化处理垃圾渗滤液研究[D];华南理工大学;2015年
2 杜华超;大连地区主要入海河流河口潮间带沉积物及邻近土壤碳、氮特性[D];大连交通大学;2015年
3 刘丹;厌氧氨氧化—膜生物反应器污水脱氮技术研究[D];大连交通大学;2015年
4 任龙飞;厌氧氨氧化反应器的启动优化和过程调控研究[D];山东大学;2015年
5 魏启航;电絮凝—半短程硝化—厌氧氨氧化处理裂化催化剂生产废水试验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 姬玉欣;高温厌氧氨氧化菌的富集培养及条件优化研究[D];杭州师范大学;2015年
7 陈辉;厌氧氨氧化工艺优化及反硝化颗粒污泥培养策略的研究[D];杭州师范大学;2015年
8 刘怡心;厌氧氨氧化UASB运行过程的紫外与荧光光谱分析[D];安徽建筑大学;2015年
9 李晶;氟喹诺酮抗生素对厌氧氨氧化菌活性抑制研究[D];大连理工大学;2015年
10 彭锦玉;厌氧氨氧化塔式生物滤池脱除NO研究[D];大连理工大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 生态洁环保科技股份有限公司 魏隆基 阮淑杰;厌氧氨氧化及其新工艺简介[N];中国环境报;2012年
2 柯维;宜居北京 美丽的家[N];科技日报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978