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短程硝化反硝化-厌氧氨氧化耦合脱氮工艺的运行调控体系及菌群结构研究开题报告

 2021-02-26 11:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

废水中氮的存在形式包括有机氮、游离氮(即氨态氮)、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。其中以氨态氮和有机氮为主要形式[1]。传统的厌氧可以去除高氨氮、低c/n的废水中绝大多数的有机物,但对氮素的去除效果非常差[2]。而传统的好氧工艺如sbr,a/o,生物滤池和生物转盘等能将高氨氮、低c/n的废水中绝大多数的氨氮转化成亚硝态氮或者硝态氮,但对总氮的去除效果不理想。

spagni等[3]通过外加碳源的方式提高总氮的去除率,但此法增加了处理成本,不利于在实际处理工程中的推广应用。短程硝化反硝化技术是将硝化反应控制在亚硝酸盐阶段,不进行亚硝酸盐至硝酸盐的转化,直接进行反硝化反应,省去了传统生物脱氮中亚硝氮进一步氧化为硝酸的过程,对溶氧和碳源的要求较传统硝化工艺要低[4]。短程硝化是通过控制反应器中的free ammonia(fa游离氨)、温度、free nitrite ammonia(fna游离亚硝酸)、溶解氧等条件,控制氨氮的氧化产物为亚硝态氮。与传统的全程硝化相比,可以节省25%的曝气量和30%的反应时间。anammox(anaerobic ammonium oxidation)即厌氧氨氧化技术是20世纪90年代于荷兰delft技术大学研发的一种新的自养脱氮技术[5],由于其可以高效低耗的进行生物脱氮,近年来备受关注。高氨氮、低c/n的废水中含有大量的氨氮,在fa较高的条件下,容易实现短程硝化,因此,其好氧硝化出水中的氮素主要是亚硝态氮。而c与n质量比极低,且其中的有机物为难生物降解有机物,对自养的厌氧氨氧化菌影响不大,因此,特别适合采用短程硝化联合厌氧氨氧化技术进行经济、高效脱氮。目前,国内外利用厌氧氨氧化技术处理高氨氮、低c/n的废水有一定研究,但大多数工艺使用单一反应器,对反应条件要求严格,操控性差,且好氧菌和厌氧菌同在一个反应器,不利于提高脱氮效率[6]。采用好氧sbr短程硝化联合asbr(anammox)处理晚期高氨氮、低c/n的废水报道较少。voet等[7]发现短程硝化反硝化现象,即将硝化过程控制在亚硝化阶段,随后在缺氧条件下进行反硝化,提高了脱氮效率,同时有较高的亚硝酸盐累积率。为此,本课题以实验室配制的高氨氮、低c/n的废水为研究对象,研究短程硝化-厌氧氨氧化(sharon-anammox)sbr组合工艺处理高氨氮、低c/n的废水的脱氮效果[8]

传统的pn-anammox工艺一般运行在sbr活性污泥反应器中,悬浮态生长的活性污泥处理法具有一系列的优点,但存在泥水分离操作复杂,易出现污泥膨胀和流失,生物反应器中微生物量低,对废水水质水量适应性较差的问题。通过颗粒污泥实现微生物的固定化生长,在密集微生物、固液分离等方面要大大高于活性污泥系统,由于微生物以附着形式在载体表面生长,颗粒污泥的生物量浓度也大大高于活性污泥系统,使得反应器保持高浓度低生长速率的微生物成为可能。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容

本课题立足于国内外自养脱氮工艺最新研究成果,以实现两级自养脱氮颗粒污泥系统的启动和稳定运行为目标,对两级自养脱氮颗粒污泥处理垃圾渗滤液进行一系列系统深入的实验研究,研究的内容主要包括三个方面:

(1)研究选择压对快速构建两级自养脱氮颗粒污泥系统的影响。设计反应器,通过各个阶段控制不同运行条件研究两级自养脱氮工艺的运行性能及优化控制方法;

(2)研究优化短程硝化效果的控制措施。在短程硝化反应器中,采用多次进水和间歇曝气的模式,来缓解系统中高浓度游离氨(fa)、游离亚硝酸盐(fna)对短程硝化过程的抑制效应,实现在高进水基质条件下稳定的亚硝化效果。

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3. 研究计划与安排

第1-2周:进行毕业实习,准备毕业实习答辩,撰写毕业实习报告;

第3-4周:确定选题方向,查询中外期刊文献,整理相关资料,并准备开题报告;

第5-12周:设计、制作实验反应器,准备实验药剂、器材,培养活性污泥;

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4. 参考文献(12篇以上)


[1]丁晓静. 生物脱氮组合工艺的研究及应用[j]. 环境保护科学,2014,06:54-56 105.

[2]何露露,廖明军,谢从新,陆诗敏,李大鹏. 生物膜富集系统的同步短程硝化反硝化研究[j]. 环境科学与技术,2015,01:80-84 99.

[3]鲁秀国,罗军,赖祖明. 氨氮废水处理技术发展现状[j]. 华东交通大学学报,2015,02:129-135.

[4]张静,陈洪斌. 低碳源污水的脱氮除磷技术研究进展[j]. 水处理技术,2014,01:1-6 15.

[5]刘红霞. 短程硝化反硝化技术在渗沥液处理系统中的试验[j]. 资源节约与环保,2015,12:192.

[6]王茜,陈琴,曾涛涛,周彬侃,王承意,王朝东. 基于短程硝化工艺的垃圾渗滤液脱氮处理研究进展[j]. 环境工程技术学报,2016,02:127-132.

[7]林鸿剑,刘伟,陈宜滨. 氨氮废水生物处理技术研究进展[j]. 广州化工,2016,11:16-18.

[8]董孝民. 厌氧氨氧化脱氮技术在高氨氮废水中的应用[j]. 石油化工安全环保技术,2016,03:61-64 4.

[9]何清明,李廷友,韦平和. 低碳氮比畜禽粪水厌氧消化液短程硝化脱氮试验研究[j]. 农业环境科学学报,2016,10:2005-2010.

[10]康乐. 城市污水生物脱氮除磷的新理论与技术[j]. 环境保护与循环经济,2013,05:33-35.

[11]纪逸群. 废水脱氮工艺浅析[j]. 吉林化工学院学报,2012,11:17-20.

[12]朱亮,黄勇,李祥,杨朋兵,崔剑虹. 高氨氮低c/n比废水新型生物处理技术研究进展[a]. 中国环境科学学会(chinese society for environmental sciences).2015年中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[c].中国环境科学学会(chinese society for environmental sciences):,2015:5.

[13]li-na wu,da-wei liang,ying-ying xu,ting liu,yongzhen peng,jie zhang. a robust and cost-effective integrated process for nitrogen and bio-refractory organics removal from landfill leachate via short-cut nitrification, anaerobic ammonium oxidation in tandem with electrochemical oxidation[j]. bioresource technology,2016,:.

[14]ali mohammad,chai li-yuan,wang hai-ying,tang chong-jian,min xiao-bo,yan xu,peng cong,song yu-xia,zheng ping. enhanced short-cut nitrification in an airlift reactor by caco3 attachment on biomass under high bicarbonate condition.[j]. biodegradation,2016,272-3:.

[15]wu peng,zhang shi-ying,song yin-ling,xu yue-zhong,shen yao-liang. [quick start-up and sustaining of shortcut nitrification in continuous flow reactor].[j]. huan jing ke xue= huanjing kexue / [bian ji, zhongguo ke xue yuan huan jing ke xue wei yuan hui "huan jing ke xue" bian ji wei yuan hui.],2016,374:.



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