万劢[1]2012年在《ANAMMOX生物膜反应器脱氮性能研究》文中提出厌氧氨氧化工艺是一种新型的生物法废水脱氮工艺,具有环保、经济、工艺简单等特点。生物膜法废水脱氮处理是生物法废水脱氮处理工艺研究的热点之一,该工艺已广泛地应用于工业废水和城市生活污水的脱氮处理。本文建立了一套气升式外循环流化床生物膜反应器,系统研究了反应器在不同的条件下的脱氮性能并对反应相关机理进行分析。本文的研究内容主要为以下几点：(1)研究生物膜反应器在废水脱氮处理中的工艺性能,考察不同水力停留时间对氮浓度、总氮去除速率和总氮负荷的影响。结果表明,该反应器的亚硝氮和总氮的平均去除率分别为75.2%和61.8%。反应器性能的测试表明,增大水力停留时间,NH4+-N和NO2-N的去除率均增加,反应器具有较强的抗冲击性能和良好的运行稳定性。(2)通过改变进水基质中氨氮和亚硝氮的浓度配比,考察了不同配比条件下反应器的脱氮性能。结果表明,当NH4+-N浓度为25mg-N·L-1,且NH4+-N与NO2--N浓度配比值约为1：1.38时,总氮去除百分率达到最大值；当NH4+-N浓度为50mg-N·L-1,且NH4+-N与NO2--N浓度配比值约为1：1.43时,总氮去除百分率达到最大值；上述两个比值均接近厌氧氨氧化的理论值1：1.32。当NO2--N浓度超过100mg-N·L-1时,系统出现抑制现象；降低NO2--N浓度后,系统又恢复正常,表明NO2--N的抑制作用在一定程度上是可逆的,且反应器具有良好的抗冲击性能。(3)通过逐步提高进水基质中的盐度值,考察不同盐度值下厌氧氨氧化反应器的脱氮性能。结果表明,当盐度在2.5-30g.L-1范围内变化时,盐度的提高能够促进反应器的脱氮效率；当盐度值大于30g.L-1时,Anammox细菌的脱氮效率受到影响；当盐度值再次低于30g.L-1时,反应器又能恢复性能。在整个盐度实验过程中,NH4+-N和NO2-N的去除速率与NO3--N生成速率的比值接近厌氧氨氧化的理论值。(4)采用双底物无抑制Monod方程、双底物单抑制Haldane方程和双底物双抑制抑制Haldane方程,建立厌氧氨氧化反应速率方程。依据实验结果,拟合得出方程常数,并得到亚硝氮的理论起始抑制浓度为110.6mg-N/L,模拟结果与实验结果相比较,吻合较好。
宫正[2]2007年在《膜曝气生物膜反应器单级自养脱氮研究》文中进行了进一步梳理由于氮素化合物能够造成水体的富营养化，污水脱氮成为目前水处理领域的重要问题。然而传统生物脱氮工艺普遍存在工艺流程长，占地面积大，运行成本高等缺点。最近，一种极具应用前景的新型单级自养脱氮技术被开发出来。该工艺在单一反应器内组合短程硝化和厌氧氨氧化反应，与传统生物脱氮工艺相比大大降低了运行成本。本实验实验以包裹无纺布的多微孔炭管作为生物膜载体和供氧装置的膜曝气生物膜反应器运行基于短程硝化-厌氧氨氧化的单级自养脱氮工艺。启动反应器采用先培养驯化好氧氨氧化污泥，随后再次接种成熟厌氧氨氧化污泥的方式。首先接种普通硝化污泥启动反应器，通过对膜内腔压力的适当控制逐步降低反应器溶解氧浓度，实现亚硝酸盐的积累。然后再次接种取自升流式无纺布固定床反应器富集培养的厌氧氨氧化污泥，使无纺布上形成好氧氨氧化菌与厌氧氨氧化菌稳定共存的膜曝气生物膜，从而实现单级自养生物脱氮。研究取得的主要结果如下：(1)采用升流式无纺布固定床生物膜反应器可以对ANAMMOX菌接种物进行有效的富集培养。经过101 d的连续富集培养，反应器内污泥浓度由起始的470 mg L~(-1)培养至3118.4 mg L~(-1)。在稳定运行阶段，反应器平均进水TN负荷分别为818．3 mg L~(-1)，在进水NH_4~+-N浓度为200-250 mg L~(-1)时，TN去除率达到最大值63.8％。对培养的厌氧氨氧化污泥进行扫描电镜观察显示，污泥中大部分为球状细菌，并且聚集成类似花椰菜状的聚集体。(2)利用PCR、克隆、荧光原位杂交和实时荧光PCR等微生物分子生态学实验技术对实验室富集培养的ANAMMOX污泥中主要的功能性菌群进行研究。克隆结果显示，富集培养的ANAMMOX污泥中含有两类细菌，其中一种的16S rDNA基因序列与已经报道的ANAMMOX细菌KSU-1(Genbank ID：AB057453.1)的基因序列十分相似，相似性＞98％；另一种的16S rDNA序列与已经报道的ANAMMOX细菌Uncultured Planctomycetes bacterium gene for 16S rRNA(Genbank ID：AB176696.1)的基因序列最相近，相似性达到100％。用特异性探针PLA46对ANAMMOX污泥进行荧光原位杂交分析，结果显示，Planctomycetes类ANAMMOX细菌是实验室培养的ANAMMOX污泥中的主要功能性细菌。实时荧光定量PCR结果表明，1μl样品DNA模板中含有6.32×104~个真细菌的基因拷贝，含有1.58×10~4个Planctomycetes细菌的基因拷贝，Planctomycetes细菌占全部细菌的45％-60％。(3)实验中，采用包裹无纺布的多微孔炭管为膜组件的MABR成功的运行了基于短程硝化-厌氧氨氧化的单级自养脱氮工艺。在TN容积负荷为960 mg L~(-1)d~(-1)，HRT为6 h，曝气膜内腔压力为0.015 Mpa，反应器温度35℃，pH值为7.8的条件下，容积总氮去除率可以达到0.766 kg N m~(-3) d~(-1)。(4)膜曝气生物膜的批式实验结果显示，好氧氨氧化反应主要发生在靠近曝气膜壁侧的生物膜内，厌氧氨氧化反应主要发生在靠近水体侧的生物膜内。(5)用特异性探针EUB338 plus，NSO190，AMX820和PLA46对膜曝气生物膜进行荧光原位杂交，结果显示，膜曝气生物膜内存在明显的分层现象，生物膜内结合探针NSO190的好氧氨氧化菌主要分布在生物膜内靠近曝气膜／生物膜交界面的好氧区域，而结合探针AMX820和PLA46的ANAMMOX菌则主要分布在生物膜内靠近水体侧的缺氧或厌氧区域。这种以好氧氨氧化菌为主体的好氧层和以ANAMMOX菌为主体的厌氧层共同存在的生物膜分层结构，使两个微生物群落间在合作共生、代谢平衡，从而实现单级自养生物脱氮。(6)利用特异性引物的巢式PCR(Nested-PCR)和DGGE对不同运行阶段的膜曝气生物膜上的氨氧化菌群结构进行研究。结果表明，氨氧化菌群的DGGE条带在不同时期形状不同，揭示氨氧化菌群结构随着反应器溶解氧浓度的逐渐降低而发生变化。在稳定运行单级自养脱氮工艺的MABR系统中，膜曝气生物膜内氨氧化菌群的种类不是很丰富，第101 d的生物膜样品的DGGE共含有叁个明显的条带。切胶后测序显示，叁个条带所代表的细菌和已报道的Nitrosomonas菌属的基因序列具有极高的相似性(＞99％)；另一方面，巢式PCR(Nested-PCR)和DGGE对不同运行阶段的膜曝气生物膜上的ANAMMOX菌群结构进行研究显示，氨氧化菌群的DGGE条带在不同时期形状相似，揭示ANAMMOX菌群结构随反应器运行变化不大。在第101 d的生物膜样品的DGGE共含有两个明显的条带，它们所代表的细菌和已报道的Planctomycetes状菌的基因序列具有极高的相似性(＞97％1。
赵少康[3]2013年在《不同类型反应器中厌氧氨氧化启动及运行比较研究》文中研究指明厌氧氨氧化作为一种新型脱氮技术,与传统的生物脱氮技术相比,其脱氮效率高,无需供氧,无需外加有机碳源,是一种经济有效的生物脱氮技术。然而,厌氧氨氧化工艺不易启动且启动周期较长,限制了厌氧氨氧化技术的在实际污水处理中的应用。本课题中,分别在流动床生物膜反应器(MBBR,新型Nowoven-chip填料)、流动床生物膜反应器(MBBR,K3填料)和上流式厌氧污泥床反应器(UASB)3种反应器中,以厌氧氨氧化污泥为接种物启动厌氧氨氧化工艺。分别对3种反应器在启动运行时的启动周期,启动方法,脱氮效果,抗冲击负荷能力进行研究和比较。主要研究结果如下：(1)流动床生物膜反应器(MBBR,新型Nowoven-chip填料)在15天内成功启动了厌氧氨氧化过程；流动床生物膜反应器(MBBR,K3填料)在30天内成功启动了厌氧氨氧化过程；上流式厌氧污泥床反应器(UASB)在40天内成功启动了厌氧氨氧化过程。(2)流动床生物膜反应器(MBBR,新型Nowoven-chip填料)25天成功挂膜,流动床生物膜反应器(MBBR,K3填料)40天成功挂膜。(3)MBBR(新型Nowoven-chip填料)、MBBR(K3填料)和UASB反应器启动成功后稳定运行。MBBR(新型Nowoven-chip填料)与MBBR(K3填料)总氮容积负荷最高都达到0.8kg/m3·d；而UASB反应器总氮容积负荷在长时间运行下最高可达1kg/m3·d。(4)MBBR(K3填料)具有很强的抗冲击负荷能力,MBBR(新型Nowoven-chip填料)抗冲击负荷能力次之,UASB反应器抗冲击负荷能力较弱。
王登辉[4]2016年在《新型一体化污水净化槽的水力行为及脱氮功能研究》文中研究说明水资源是人类生存所必不可少的一种必备生活资源,是保证社会和谐稳定与生产发展的重要因素。但是,由于城市化、工业化、农业生产集约化的发展迅速,人们生活周围的水环境污染也越来越严重。其中以水体中N的积累污染最为严重。如何经济节能、持续高效地控制水体中N积累所造成的污染,逐渐成为当今环境工作者在实验研究方面所面临的重大课题之一。上世纪90年代,国外科学家发现了一种新型生物脱氮反应技术,这种新型一体化生物脱氮技术,具有占地面积小,能耗低,处理效率高,剩余污泥量少等优点。但目前国内针对于生物脱氮中的短程硝化过程与厌氧氨氧化技术的的联用研究还相对较少。本研究在对传统生物反应器的改进基础上,自行研发了一种新型一体化污水处理净化槽实验装置,将在这种一体化生物反应净化槽中实现短程硝化工艺与厌氧氨氧化工艺的联合应用,并对比与净化槽相结合的间歇曝气条件下分段进水工艺与短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实际效果,从净化槽反应器的水力行为与脱氮功能方面进行深入研究,对反应槽的水力行为进行定性、定量分析,为实际净化槽的设计和推广应用提供基础理论数据。一体化反应器在结合厌氧氨氧化工艺中,好氧区符合全混流模型,有较小的推流比率,而厌氧区符合多个反应器串联模型,有较大的推流比率。当进水流速为1L/h的时候,废水在反应槽内具有较高的停留时间,有利于微生物与废水的充分混合,提高抗冲击能力,处理效率和出水水质,有利于出水的相对稳定,最终新型一体化反应器对氨氮的去除率可以达到70%。在结合分段进水间歇曝气时,这种新型一体化反应器具有较强的抗冲击性能,有利于提高反应效率。进水流速为1L/h条件下反应器具有较为理想的水力行为,有利于反应器脱氮效率的提高。C/N比对硝化反硝化进程影响较为明显,随着C/N从0.5升高2,反应器的脱氮效率从35.2%上升到84.2%,并且在处理真实废水时NH4+-N的去除率最高可以达到84.6%。各个条件下反应槽对COD的去除一般都比较高,基本都达到了 80.0%以上,最高达到了 87.5%,这说明了在间歇曝气条件下,硝化反硝化过程中反应充分利用了进水碳源,是该工艺具备较高的除碳效率。当C/N为0.5时TIN的去除率仅为30.2%,随着C/N的升高,TIN的去除率分别为47.2%与78.9%,并在处理真实废水时TIN的去除率最稳定可以达到88.8%。
施巍[5]2001年在《新型生物膜反应器的设计及废水脱氮研究》文中指出本文研究设计了一种新型生物膜反应器——稻壳生物膜反应器，并对其在废水处理中的脱氮性能进行了研究。 以稻壳为载体培养了硝化菌、反硝化菌生物膜，探讨了两种生物膜的培养条件，并对它们进行了微生物学检测。实验表明：稻壳反硝化菌生物膜抗酸碱波动和耐低温能力强。培养过程中在NO_3~-初始浓度为0～100mg／L范围内，NO_3~-的降解速率随着浓度的升高而加快。培养的最适pH范围为6.5～8.0，最佳pH为7.6左右；最适培养温度为30℃；稻壳硝化菌生物膜的最佳培养条件为：室温下(20℃左右)，pH7.0～8.5，DO2～4mg／L，以2000mg／L NaHCO_3和2000mg／L的葡萄糖为碳源。生物膜中生长的硝化菌为G~-圆球、椭球、长杆、短杆和螺旋菌，反硝化菌为G~-短杆、长杆和圆球菌。 通过对含氮废水的柱上运行实验，考察了稻壳生物膜反应器的脱氮性能。实验表明：该反应器具有较强的脱氮性能和抵抗环境因素波动的能力，能进行同时硝化反硝化，操作简便，运行费用低，有一定的应用价值。反应器对NH_4~+、NO_3~-的去除速率分别是同等条件下活性污泥的1.7和1.9倍；在进水NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N浓度分别为75.9mg／L、96mg／L、45mg／L下，出水NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N分别为11.8mg／L、8.7mg／L和1.7mg／L，去除率分别为84.5％、90.9％、96.2％，COD的去除率达86.6％；对机务段冷却废水中NO_2~--N、NO_3~--N、COD的去除率分别达94.1％、92.1％和66.2％。这种方法为提高污水处理中的脱氮效率提供了一种新途径。
范念文[6]2012年在《复极性叁维电极联合氢细菌去除硝氮研究》文中研究表明近年来,为了降低氮污染对水体环境和人类健康的破坏和威胁,科研工作者愈发重视废水脱氮技术的研究,相继开发和改进了一系列各具优缺点的废水脱氮技术,叁维电极生物膜脱氮技术即是在这样的背景下产生并经历了一系列改进过程。然而到目前为止,该技术仍主要通过菌种的反硝化能力去除硝氮,电极的作用仅仅是电解水产氢,因此不具备氨氮和难降解COD去除能力,应用范围有限和实践应用能力较低。为此,本论文选用铜／锌电极(Zn：35-38wt.%)为阴极,Ti/IrO2-TiO2-RuO2为阳极；采用活性炭为填料,通过聚乙烯醇-硼酸结合海藻酸钠-氯化钙包埋技术固定脱氮副球菌(脱氮氢细菌模式种),构造了复叁维电极生物膜反应器,初步考察了脱氮副球菌菌种的生长特性和反硝化能力,研究了反应器参数对脱氮性能的影响,通过对比研究各种类型反应器的脱氮性能,探讨了复叁维电极生物膜反应器中电极和菌种分别对脱氮效果的影响,主要研究结论如下：1.阳极的主要氧化途径是间接氧化,氯化钠的加入能极大提高阳极的氧化效果,加入氯化钠时,脱氮效率达到90%-95%。直接氧化仅占氧化效果的10%～15%左右。2.响应曲面优化研究表明,相比于pH和初始硝氮浓度,氯化钠含量和电流密度对脱氮效率的影响更大。通过氯化钠和电流密度单因素考察实验,确定最佳氯化钠含量为0.5g/L,最佳电流密度为15mA/cm2。3.脱氮动力学研究表明硝氮在阴极的还原过程符合假一级动力学,推倒得出的硝氮去除方程能可靠反映出结合了阴极硝氮还原和阳极氨氮氧化的脱氮反应动力学过程。4.在酸性和中性条件下,阴极的腐蚀情况比较微弱,Cu比Zn更容易腐蚀。另外,通过阳极对葡萄糖和邻苯二甲酸氢钾去除效果考察,发现阳极对前者的去除效果远高于后者,间接体现阳极对难降解有机物的去除效率不佳。5.反应器启动和测试过程显示为了充分发挥菌种的自养反硝化能力,需控制合适的电流强度。通过复叁维电极生物膜反应器脱氮性能影响参数研究,确定最佳水力停留时间为14h,电流强度为400mA,氯化钠含量为0.3g/L,该条件下反应器脱氮效率,脱氮速率和能耗值分别为53.3%,0.329mg-N/cm2/d和1.81kWh/g-N。6.各反应器的脱氮性能对比研究结果表明,叁维电极反应器具备一定的pH缓冲能力,且能提供HC03-和C03-等无机碳源,其脱氮速率,氨氮氧化速率和能耗均优于二维电极反应器。复叁维电极生物膜反应器的脱氮效果主要来自于电极的脱氮作用,也存在一定的菌种自养反硝化能力,具有脱氮作用的主电极对的引入能增强反应器的脱氮作用。
朱春兰[7]2010年在《序批式生物膜反应器处理畜禽养殖废水的脱氮研究》文中进行了进一步梳理畜禽养殖规模化的发展在满足社会需求和促进经济发展的同时,也带来了日益严重的环境污染问题。畜禽养殖废水的处理是目前解决该行业环境污染的迫切需求。序批式生物膜反应器(SBBR)在废水脱氮处理中具有突出效果,因此,本试验研究新型反应器SBBR对畜禽废水的脱氮效果及机理探讨具有重要的实际意义。本试验通过人工模拟废水对新型SBBR反应器成功启动,采用实际畜禽废水作为试验的进水,通过调整进水pH、CODcr/TN来考察不同进水条件对反应器处理脱氮效果的影响,找出适宜的处理条件,并探讨不同条件进水对脱氮机理的影响；在处理条件较好的情况下调整好氧-缺氧模式,考察不同模式条件下反应器处理效果,并进一步探讨脱氮机理。研究结果表明：(1)利用连续曝气连续进水运行方式启动SBBR反应器是可行的,由此获得的生物膜活性较高,反应器内生物相丰富,反应器内存在同步硝化反硝化作用和短程硝化反硝化作用。(2)pH对反应器脱氮效果有一定影响,通过试验分析得出在原水pH值为7和8时反应系统对畜禽废水处理效果好于pH值为6和9的原水,在pH值偏高和偏低的时候,系统总是将酸、碱度调向中性。适宜的CODcr/TN有利于反应系统脱氮进行,在原水总氮保持在140mg/L左右,运行模式为2.5h(曝气)-1.5h(停曝)-2.5h(曝气)-1.5h(停曝)时,当CODcr/TN小于等于7时,有机碳源相对不足,对反硝化作用不利；CODCr/TN过大,则有机物含量相对过高,异养菌与好氧的硝化细菌争夺溶解氧,对硝化作用产生一定抑制。(3)在室温条件下,进水CODcr浓度为2000mg/L左右,总氮为140mg/L左右时,保持溶解氧在2.0-2.5mg/L,交替好氧/缺氧运行方式处理效果优于单一的好氧/缺氧方式；模式为3.0h(曝气)-1.5h(停曝)-1.5h(曝气)-1.0h(停曝)时系统对总氮和氨氮处理效果更好,总氮去除率达到90%,说明交替好氧/缺氧有利于该新型SBBR对畜禽废水中总氮和氨氮的去除。
葛艳菊[8]2007年在《电极—生物膜反应器去除厌氧氨氧化出水中硝酸盐的性能研究》文中研究说明日趋严重的水体氮素污染问题,促进了对高效生物脱氮技术的研究与开发。以短程硝化-反硝化工艺和厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺为代表的一大批新型生物脱氮技术先后问世,不仅弥补了传统生物脱氮工艺的缺陷,提高了废水脱氮效率,降低了处理成本,也填补了高浓度含氮废水处理技术的空白。但是在ANAMMOX反应过程中随着氨氮和亚硝氮的去除总是有一定比例的硝酸盐氮生成,为避免对受纳水体的二次污染,减轻对饮用水安全的威胁,必须对其出水进行深度处理。本论文根据亚硝化-厌氧氨氧化串联工艺多用于处理高氨低碳废水的水质特点,选择电极-生物膜反应器(BER)对其出水进行自养反硝化处理,以去除其中的硝酸盐,降低出水总氮。本研究对反应器接种污泥种类、电极材料、反应器结构设计及各项运行参数对其反硝化性能的影响进行了多方面的研究和探讨。主要研究内容和成果如下:采用自养亚硝化污泥进行接种启动了以石墨棒为阴阳电极、颗粒活性炭为填料的电极-生物膜反应器,开展了对人工配制模拟硝酸盐废水的自养反硝化研究。试验结果表明电极-生物膜反应器可以硝可以通过自养反硝化的途径将硝酸盐氮去除,但硝酸盐氮和总氮的去除效率较低,最高为31.36%和19.93%。采用具有较高活性的普通反硝化污泥进行接种,以石墨棒阳极、自制金属电极为阴极、颗粒活性炭为填料,成功启动了新的电极-生物膜反应器。试验结果明,此反应器对人工模拟废水具有较高的反硝化处理效率。电流强度和进水负荷是影响反应器去除性能的关键因素。进水硝氮浓度为80mg/L、HRT=30h时,反应器常温下运行的最佳电流强度为200mA。运行期间获得的硝酸盐氮最大去除率为87.73%,最大去除负荷为66.2g-N/m~3·d;总氮最大去除率为70.83%,最大去除负荷为0.066kg-N/m~3·d。将此反应器与实验室规模亚硝化-厌氧氨氧化两级串联反应器组合,构成亚硝化-厌氧氨氧化-电极生物膜反硝化叁级高效自养脱氮工艺。电极-生物膜反应器对ANAMMOX出水具有较好的处理效果,硝酸盐氮最大去除率为50.2%,总氮最大去除率为62.8%。全流程氨氮最大去除率为100%,总氮最大去除率为92%,氨氮最终平均出水浓度为37.2mg/L,硝酸盐氮浓度为28.3mg/L,总氮浓度为80.0mg/L本研究依据试验结果提出了适合于低碳高氨氮废水深度脱氮处理的完整流程。该流程通过引入电极-生物膜反应器,使现有的亚硝化-厌氧氨氧化工艺得以进一步完善,具有更强的适用性。
张云霞[9]2009年在《新型MBR-PBBR组合系统捷径生物脱氮研究》文中研究表明我国氮素污染所引起的水体富营养化问题日益突出,导致湖泊“水华”和近海“赤潮”频繁发生,严重危害了水体生态系统和人类健康,因此国家制定了越来越严格的氮素排放标准。传统的生物脱氮技术在氮素污染控制方面发挥了重要作用,但对高氮低碳废水而言,传统技术总氮去除率低、能耗高。针对此类废水探索高效、低能耗的脱氮技术成为当今研究的热点和难点。近年来提出的短程硝化反硝化工艺缩短了生物脱氮的途径,对高氮低碳废水的处理表现出很大的经济优越性,可降低能耗、节省碳源、减少污泥产量和缩小反应器容积等。本研究针对短程硝化反硝化捷径生物脱氮难以稳定运行的问题,引入生物强化技术,通过将短程硝化功能菌和亚硝酸型反硝化功能菌接种至膜生物反应器(MBR)和填料床生物膜反应器(PBBR)中,构建了新型的MBR-PBBR捷径生物脱氮工艺。在工艺成功启动后,探讨工艺参数和不同生态因子对该工艺捷径生物脱氮性能和稳定性的影响,并进一步研究其微生物作用机理,为该工艺的实际应用提供理论依据和技术指导。首先,采用系列稀释法筛选驯化得到高效短程硝化功能菌和亚硝酸型反硝化功能菌。结果表明短程硝化功能菌细胞呈球状,主要是由Nitrosomonas属的氨氧化菌组成,其最佳氨氧化条件是:NH_4~+-N 400 mg/L,pH 8.5,温度35℃,Alk/N 8.33;亚硝酸型反硝化功能菌细胞呈杆状,为兼氧菌,其最适生长和降解条件是:柠檬酸叁钠为碳源,TOC/N=4,温度30℃,pH 9.0。其次,通过将短程硝化功能菌和亚硝酸型反硝化功能菌接种至MBR和PBBR中,构建了两级MBR-PBBR新型捷径生物脱氮工艺,并实现了该工艺的快速启动。研究发现,启动期氮的脱除全部通过捷径途径完成。随后,MBR-PBBR工艺在曝气速率为0.4L/min和操作温度为30℃时,实现了105天稳定的捷径生物脱氮。但随水力停留时间的降低,MBR中氨氧化活性降低,氨氧化率由95%下降至60%,导致工艺总氮去除率降低。FISH杂交和MPN计数结果表明,MBR中氨氧化菌为绝对优势菌,第105 d氨氧化菌数量为3×10~8MPN/mL,存在极少量的亚硝酸氧化菌(4.5×10~3MPN/mL)。再次,分别探讨了溶解氧、运行温度和外加有机碳源对MBR-PBBR捷径生物脱氮工艺稳定性的影响。研究表明,低溶解氧(0.8～1.2 mg/L)下,该工艺氮的脱除全部以捷径途径完成,但低溶解氧影响了氨氧化效率导致工艺总氮去除率降低至80%;高溶解氧(5～6 mg/L)刺激了MBR中少量亚硝酸氧化菌生长(从4.5×10~3MPN/mL增加到2×10~5MPN/mL),导致亚氮积累不稳定,工艺中只有70%的氮以捷径途径去除。升高温度可显着提高MBR-PBBR工艺捷径生物脱氮效率和稳定性,当温度从20℃升高到35℃,MBR的氨氧化率从45%升高至90%,亚氮积累率由55%～80%的波动逐渐稳定在85%。少量的外加有机碳源(TOC/N＜0.2)可促进氨氧化反应,MBR中氨氧化率从无有机碳源时的60%升高至75%;当进水TOC/N≥0.2时,氨氧化反应受到抑制,氨氧化率迅速下降至25%,原因是有机碳源刺激了MBR中异养菌的大量繁殖(11.5×10~8CFU/mL),使氨氧化菌对溶解氧和氨氮的竞争处于弱势地位:有机碳源的加入使该工艺96%以上氮的脱除以捷径途径完成,主要是由于亚硝酸氧化菌很难竞争到溶解氧来氧化NO_2~--N,其数量在TOC/N=0.3时降低到1.0×10~3MPN/mL。最后,采用现代分子生态学技术中的变性梯度凝胶电泳(DOGE)和荧光原位杂交(FISH),跟踪监测MBR在不同时期微生物结构及动态变化规律。结果发现,生物强化的MBR-PBBR工艺能实现相对稳定和高效的捷径生物脱氮,主要归功于MBR中的功能微生物Nitrosomonas eutropha在运行过程中始终保持优势地位,占全菌数的比例大于54%;然而,当外加有机碳源较高(TOC/N≥0.2)时,可动摇氨氧化菌的优势地位,N.europha占全菌数的比例在TOC/N=0.3时下降至31%。生物强化的MBR随时间的运行,微生物群落多样性总体呈升高趋势,最终形成以N.europha为主的β-Proteobacteria、CFB种群和α-、γ-Proteobacteria叁大功能微生物菌群间相互协调的物质代谢和能量传递有序的“生物链”。
林佳逸[10]2015年在《PVDF膜曝气生物膜反应器废水脱氮性能研究》文中研究表明传统生物脱氮技术存在工艺流程长,控制复杂,占地面积大等缺点。而膜曝气生物膜反应器(Membrane-aerated Biofilm Reactor,简称MABR)将微生物和膜技术相结合,凭借能耗低、效率高、占地少、污泥少等优点,逐渐成为污水处理的新工艺。以帘式聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,简称PVDF)膜作为膜曝气生物膜反应器MABR的膜组件,构建与传统同向传质空间结构正好相反的异向传质过程,实现同步硝化反硝化脱氮性能。实验考察了MABR在不同进水浓度下的去除效能,优化了运行条件,研究了MABR在不同碳氮比(C/N)废水处理的效果,探讨了MABR处理低C/N比废水的可行性,同时研究了生物膜在典型条件下的微生物多样性,以及处理不同C/N废水时的微生物变化。不同膜材料的生物附着性能表明,单位表面积(m2)PVDF裸膜可吸附TOC 0.71g,具有突出的微生物吸附性能。MABR系统处理氨氮浓度为30-120 mg/L的模拟废水结果表明,MABR具有较高的COD去除能力,进水COD浓度从300 mg/L提高至1200 mg/L, COD去除率稳定在85%以上。进水氨氮浓度较大影响了系统脱氮性能,当进水氨氮浓度不高于70 mg/L时,MABR系统具有良好的脱氮效果。进水氨氮浓度为70 mg/L时,MABR系统的脱氮能力最强,氨氮去除负荷达到55.67 kg/m3-d,总氮去除负荷达到52.87 kg/m3-d,均高于其他传统生物脱氮反应器。采用聚合酶链式反应的变性梯度凝胶电泳(Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,简称PCR-DGGE)结果表明,因系统内好氧与厌氧环境共存的独特结构,典型条件下MABR系统微生物丰富。在MABR生物膜上存在硝化细菌、反硝化细菌、有机物去除菌和其他细菌(如脱硫细菌)。同时,缺氧或厌氧条件下亚硝化单胞菌群(Nitrosomonas sp.)和浮霉菌群(Planctomycetes sp.)为厌氧氨氧化(ANAMMOX)过程的功能菌,系统脱氮可能存在厌氧氨氧化过程。MABR系统运行条件优化结果表明,系统优化HRT为24 h、优化曝气压力为0.025MPa、气源采用空气。优化运行条件下MABR系统的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别达到92.21%、96.80%和83.75%。MABR系统具有良好的稳定性,抗冲击负荷性能强。MABR系统处理低C/N废水的结果表明,MABR系统在优化运行条件下可以有效处理C/N为5：1的废水,COD、NH4+-N及TN去除率分别为84.29%、96.07%、85.59%。MABR系统提供充足的电子供体给反硝化细菌,实现同步硝化反硝化脱氮,节约碳源。PCR-DGGE结果表明,在不同的C/N条件下,系统生物膜反硝化细菌与厌氧氨氧化细菌变化明显,所以进水C/N对于反硝化作用和ANAMMOX过程影响较大。
参考文献：
[1]. ANAMMOX生物膜反应器脱氮性能研究[D]. 万劢. 大连理工大学. 2012
[2]. 膜曝气生物膜反应器单级自养脱氮研究[D]. 宫正. 大连理工大学. 2007
[3]. 不同类型反应器中厌氧氨氧化启动及运行比较研究[D]. 赵少康. 大连理工大学. 2013
[4]. 新型一体化污水净化槽的水力行为及脱氮功能研究[D]. 王登辉. 天津科技大学. 2016
[5]. 新型生物膜反应器的设计及废水脱氮研究[D]. 施巍. 大连铁道学院. 2001
[6]. 复极性叁维电极联合氢细菌去除硝氮研究[D]. 范念文. 南京大学. 2012
[7]. 序批式生物膜反应器处理畜禽养殖废水的脱氮研究[D]. 朱春兰. 四川农业大学. 2010
[8]. 电极—生物膜反应器去除厌氧氨氧化出水中硝酸盐的性能研究[D]. 葛艳菊. 北京市环境保护科学研究院. 2007
[9]. 新型MBR-PBBR组合系统捷径生物脱氮研究[D]. 张云霞. 大连理工大学. 2009
[10]. PVDF膜曝气生物膜反应器废水脱氮性能研究[D]. 林佳逸. 北京林业大学. 2015