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全程自养脱氮颗粒污泥培养及动力学研究

肖洋  
【摘要】: 来自污泥消化液或某些工厂的含氮废水负面地影响居民的生活质量,引起水体溶解氧的下降、富营养化和高铁血红蛋白症。为此人们一直努力于改进或探索新的技术和方法来降低废水中氮的含量。如今传统生物脱氮法被广泛的应用于在处理家庭和工业废水,该方法包括两个连续步骤:好氧硝化和缺氧反硝化。 近年来,自从厌氧氨氧化现象被发现,它就作为一种新的和具有前景的生物脱氮技术受到了人们的特别关注。随后,基于厌氧氨氧化的新型生物脱氮技术被开发出来,它被称为全程自养脱氮。但是,某些抑制化合物限制了全程自养脱氮的实际应用,例如:溶解氧、亚硝酸基质和厌氧氨氧化菌自身缓慢的生长速率。这些抑制作用使生物脱氮工艺的启动过程变的困难和负责,所以一种基于模型的研究方法将会非常有用。特别是对于厌氧氨氧化过程,使用模型模拟其生物过程的发展是至关重要的。即使模型模拟并不是完全的准确,但是模拟可以在很大程度上帮助预测那些缓慢的生物脱氮过程的发展趋势。 本文主要是研究在单一、限氧的SBR反应器中驯化培养全程自养脱氮颗粒污泥的可行性。反应器接种厌氧颗粒污泥后,使用Van de Graaf培养液作为基质在厌氧的环境下培养厌氧氨氧化菌。后来,向反应器曝入混合气体,培养硝化菌群。除此之外,建立描述全程自养脱氮的动力学模型来模拟反应系统的运行性能,该模型包括硝化、厌氧氨氧化、COD氧化和反硝化等生物反应过程。结果说明:经过3个阶段培养,成功培养出全程自养脱氮颗粒污泥,系统总氮去除效率(TIN)为63.7%,水利停留时间(HRT)为3天。通过模型分析研究反硝化过程、亚硝酸盐基质和溶解氧对系统的影响。异养反硝化菌的存在,在一定程度上影响厌氧氨氧化过程,但是随着启动的进行,反硝化的影响逐渐降低。初始亚硝酸盐浓度为20~30 mg/L时,厌氧氨氧化开始受到抑制,总氮去除率开始降低。DO浓度的过高或过低都会导致全程自养脱氮效果受限制。此外,模拟结果与实测结果相一致,这说明了该动力学模型适合于模拟单一反应器的全程自养脱氮过程,因此可以用它可以来有效地估计特别参数的影响和预测系统的效率。


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