【摘 要】
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厌氧氨氧化及其组合工艺是现阶段较为高效去除水中氮元素的一种方法。厌氧氨氧化技术早在上个世纪就被发现,然而直到现在厌氧氨氧化技术并未能大规模应运到工程领域。主要是因为厌氧氨氧化生长缓慢、极易受到生长环境因素影响等缺点一直没有得到有效的解决。这些不利条件使得厌氧氨氧化菌在废水脱氮领域的应用受到了很大的限制。本文针对上述缺点,对传统厌氧氨氧化生物膜反应器进行改进,使反应器中填料架在反应器中旋转运动,用以
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厌氧氨氧化及其组合工艺是现阶段较为高效去除水中氮元素的一种方法。厌氧氨氧化技术早在上个世纪就被发现,然而直到现在厌氧氨氧化技术并未能大规模应运到工程领域。主要是因为厌氧氨氧化生长缓慢、极易受到生长环境因素影响等缺点一直没有得到有效的解决。这些不利条件使得厌氧氨氧化菌在废水脱氮领域的应用受到了很大的限制。本文针对上述缺点,对传统厌氧氨氧化生物膜反应器进行改进,使反应器中填料架在反应器中旋转运动,用以增加生物膜表面的水流速度,提升反应器的脱氮性能。本文重点研究了反应器在启动过程中反应器的脱氮性能,以及生物膜表面的变化。并利用Design Expert软件对反应器的间歇运动时间进行优化分析。将经过半硝化预处理的畜产废水通入到反应器中,并对相关运动时间进行了优化分析,得出如下结论:(1)旋转生物床反应器在启动过程中具有挂膜速度快,反应器底部不易形成死区等特点。生物膜经过长时间运行后,其表面颗粒化明显。其中生物膜蛋白质含量较高,可以达到300 mg/g-vss左右。与传统的内循环生物膜反应器相比,旋转生物床反应器可有效提升反应器中生物膜表面的水流速度。测序结果表明,生物膜中主要的菌种为Candidatus Kuenenia,其含量高达 51.04%。(2)序批实验表明,随着反应器中填料架的转速越高,其总氮去除去除速度也越来越快,然而较快的旋转速度对生物膜表面会造成一定的损害。综合考虑其旋转速度为8 rpm。总氮去除方面最佳运行时间为51 s-57 s,即反应器停止时间为51 s,运行时间为57 s,反应器在此状态下总氮去除负荷可以达到1837 mg/(L·d)。通过BBD优化实验可以得到,反应器在45 s-30 s-42 s,即顺时针运行为45 s,逆时针运行时间为30 s,停止时间为42 s。在此运行状态下总氮去除负荷可以达到1932 mg/(L·d)。在低负荷下,水流扰动的增加并未对反应器去除负荷产生明显影响。(3)在进水负荷为1400 mg/(L·d)情况下,反应器做间歇运动时,其总氮去除负荷可以达到1018 mg/(L·d),与静置相比,提升了约20%左右。在进水总氮负荷为1900 mg/(L·d)的情况下,反应器做连续旋转运动的总氮去除负荷可以达到1518 mg/(L·d)左右。与静置相比,反应器总氮去除负荷提升了约为25%左右,并且反应器做间歇运动时,其去除负荷可以达到1439 mg/(L·d)左右,反应器能耗可降低50%左右。高负荷下,反应器做正-反-停运行模式比较合适。增加水体流动有助于是反应器适应高负荷运行状态,提升反应器的去除性能。(4)半硝化反应器在启动运行过程中,具有良好的去除能力,可将水中的氨氮转化为NO2--N。在向半硝化反应器中通入混合畜产废水后,畜产废水会破坏半硝化过程,使亚硝酸菌失去活性。将经过半硝化处理后的畜产废水通入到旋转生物床反应器后,其去除负荷可以达到1150 mg/(L·d),去除率高达73%。反应器中以厌氧氨氧化反应为主要反应。反应器总氮去除负荷的最佳运行时间为44 s-56 s,即反应器运行时间为44 s,停止时间为46 s,在此状态下,反应器的总氮去除负荷可以达到1835 mg/(L·d)。反应器做正-反-停运动时,总氮最佳运行时间为65 s-31s-85 s,反应器在此状态下,其总氮去除负荷可以达到1785 mg/(L·d)。与人工模拟废水相比,畜产废水增加反应器的顺时针时间及停止时间。
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