厌氧条件下低碳氮比生活污水处理的试验研究

【摘要】： 随着城市化水平的不断提高和工业化进程的加快,小城镇的污水处理问题已提上议事日程,探索适合我国小城镇污水处理的经济适用型处理工艺技术已刻不容缓。小城镇污水碳氮比偏低,传统生物处理工艺效率低,难以实现达标排放。因此,寻求一套技术合理、经济可行的处理工艺是本研究所要完成的目的。 UASB工艺是目前世界上城市生活污水厌氧处理应用最多的工艺,我国虽然在运用UASB工艺处理高浓度的有机工业废水方面取得了明显的进展,但在运用UASB工艺处理低浓度的生活污水方面还基本处于实验室研究阶段。鉴于此,本研究在收集国内外UASB工艺处理低浓度的生活污水经验数据的基础上,开展对UASB的改进和创新:首先,改进传统的UASB的进水方式,传统的UASB的进水从底部进水,污泥始终处于动态模式,改进为从中部进水,进水不冲击底部污泥,使污泥通过内回流混入进水中;其次,改进UASB的高、径比,减小高径比差值,使其占用空间小,从而解决了基础设施占用空间大、基建费用高等问题。通过改造和创新的新型反应器的启动和小试试验来验证处理低浓度城镇污水的可行性。 试验结果表明: (1)新型反应器处理低浓度的城镇生活污水,采用生活污水直接培养厌氧活性污泥,则会缩短启动及驯化时间,而二次启动在十天内就可以完成。 (2)新型反应器处理城镇生活污水,当温度在21～29℃之间、进水COD浓度234～366mg/L,HRT=18～24h时,COD的去除率可达到77%～84%。 (3)利用新型反应器处理生活污水,由于污水的COD比较低,且水体有一定的缓冲能力,反应器不会发生酸化,运行状况良好。 (4)在新型厌氧反应器中,利用厌氧活性污泥来快速富集厌氧氨氧化菌,成功地启动了厌氧氨氧化脱氮过程。 (5)利用厌氧活性污泥作为厌氧氨氧化的种泥,控制HRT在30d,初期颗粒污泥以反硝化作用占优势,驯化54d后,反应器中出现厌氧氨氧化作用,反硝化和厌氧氨氧化共存到第90d,成功培养出具有厌氧氨氧化活性的污泥,这说明由于厌氧氨氧化菌生长缓慢,在驯化初期,较长的HRT对富集厌氧氨氧化微生物是至关重要的。 (6)在厌氧氨氧化反应器启动过程中,通过测定NH_4~+-N去除量与NO_2-N去除量的比值、反应器内COD浓度变化及反应器内污泥颜色的变化,可了解厌氧氨氧化反应器的启动进程。 (7)试验进行了5个多月,期间污泥颗粒粒径、浓度、沉降性及颜色都发生变化。种泥(普通厌氧颗粒污泥)为灰黑色,驯化5个月后污泥逐渐转变为红棕色,形成厌氧氨氧化活性污泥。经扫描电镜放大6000倍后可以观察到,厌氧氨氧化活性污泥由大量的球状菌和杆状菌聚合而成,颗粒表而和内部基本上观察不到丝状菌的存在。 (8)通过考察进水氨氮与亚硝酸盐的比例对厌氧氨氧化反应的影响,在本试验中,适宜的进水氨氮与亚硝酸盐的比例为1:1.13,表明处于厌氧条件下的新型反应器中,污泥中不仅存在大量的厌氧氨氧化菌,而且存在少量的亚硝酸细菌,它们共存于整个系统中,共同转化基质氨,都对厌氧氨氧化脱氮有贡献。 新型反应器稳定运行后,有比较强的抗冲击负荷能力,反应器工艺流程简单,建设成本、运行成本低,运行管理简便,并可以成套设备。由于目前对于该种结构形式的反应器研究报道尚未发现,因此,研究新型反应器处理生活污水的可行性是具有一定的实用价值和科学意义的。 【关键词】：小城镇生活污水 UASB新型厌氧反应器 厌氧氨氧化 脱氮
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X703.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 引言10-13
• 第1章 厌氧处理技术概述13-24
• 1.1 厌氧处理技术的发展13-14
• 1.2 国内外对厌氧法处理城市污水的研究进展14-18
• 1.2.1 城市污水厌氧处理可行性分析15-16
• 1.2.2 厌氧法处理城市污水的研究进展16-18
• 1.3 污水厌氧处理技术的优缺点18-19
• 1.3.1 厌氧处理的优点18-19
• 1.3.2 厌氧处理的不足19
• 1.4 厌氧处理的影响因素19-24
• 1.4.1 温度19-20
• 1.4.2 pH值20
• 1.4.3 营养物与微量元素20-21
• 1.4.4 氧化还原电位21
• 1.4.5 基质的营养比例21
• 1.4.6 基质微生物比(COD/VSS)21-22
• 1.4.7 毒性物质22-24
• 第2章 厌氧处理动力学及脱氮技术24-35
• 2.1 厌氧处理动力学24-27
• 2.1.1 厌氧生物转化速率与细胞产率24-26
• 2.1.2 厌氧消化过程的生化反应动力学26-27
• 2.2 脱氮的途径27-33
• 2.2.1 废水的物理化学脱氮方法27
• 2.2.2 废水的生物脱氮技术及其发展27-30
• 2.2.3 生物脱氮技术的创新30-33
• 2.3 碳氮比对反硝化过程的影响33-35
• 第3章 试验装置与方法35-43
• 3.1 试验流程35-36
• 3.2 试验水质36
• 3.3 污泥培养36-38
• 3.4 试验装置图38-42
• 3.5 分析设备42
• 3.6 测试项目及方法42-43
• 第4章 新型厌氧反应器的试验研究43-63
• 4.1 厌氧反应器的启动与运行43-46
• 4.1.1 反应器启动43-44
• 4.1.2 反应器运行44-46
• 4.2 试验结果分析46-61
• 4.2.1 反应器进出水pH值的变化46-47
• 4.2.2 出水VFA与出水pH值的关系47-48
• 4.2.3 进、出水碱度与出水pH值的关系48-49
• 4.2.4 进水COD的浓度对去除效果的影响49-50
• 4.2.5 温度和HRT对去除效果的影响50-51
• 4.2.6 新型反应器去除总磷的效果51-52
• 4.2.7 新型反应器去除氨氮的效果52
• 4.2.8 DO与硝酸盐氮的关系52-53
• 4.2.9 厌氧氨氧化(ANAMMOX)53-61
• 4.3 本章小节61-63
• 第5章 研究结论与展望63-65
• 研究结论63-64
• 研究展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 附录269-70
• 攻读学位其间的研究成果70

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