固體碳源反硝化生物膜反應器的脫氮性能研究.pdf

1、根據(jù)住建部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2015年年末，我國的城鎮(zhèn)污水處理率已達到91％，但水體的富營養(yǎng)化問題依然嚴重。面對改善環(huán)境質(zhì)量的壓力，污水廠的提標改造已迫在眉睫、大勢所趨。在提標過程中，總磷TP和總氮TN的提標備受關注。相對而言，總磷的提標可以通過強化化學除磷和高效沉淀分離予以實現(xiàn)，而總氮則只能通過生物作用。由于影響生物脫氮效果的因素眾多，致使TN成為了提標改造的難點，這種困難在低碳源污水處理系統(tǒng)中尤為突出。目前，投加甲醇、葡萄糖、醋酸等碳源已成

2、為低碳源污水處理廠的必備措施。但是，大量運行實踐表明，受分子擴散稀釋作用的影響，這些外加碳源的利用率低。在這種情況下，利用緩釋性固體碳源作為生物載體的固體碳源反硝化技術則成為了新的研究熱點。論文在課題組前期研究基礎上，對聚己內(nèi)酯（PCL）固體碳源進行了共混改性，制備了板塊狀固體碳源材料，并以此為基礎，構建豎直折流式反硝化反應器（Vertical fold streaming denitrification reactor，VFSDR），

3、以生化池尾水為研究對象，按照提標改造目的，重點研究了HRT、硝酸鹽負荷、溫度對豎直折流式反硝化反應器（VFSDR）脫氮效果的影響，并探究了反應器中的微生物群落組成及碳耗分析。主要的研究結(jié)論如下：
　?、賹崴苄缘矸邸⒕奂簝?nèi)酯（PCL）等共混、壓片、裁剪制得板塊狀改性固體碳源材料，用清水釋碳試驗研究材料的水溶特性，發(fā)現(xiàn)改性固體碳源材料的釋碳能力高于聚己內(nèi)酯，且釋碳速率穩(wěn)定；用SEM觀察板塊狀改性固體碳源材料被微生物利用前后材料的表面

4、形態(tài)，發(fā)現(xiàn)材料被微生物作用后表面出現(xiàn)很多凹槽和孔洞，證實了微生物對材料的降解和利用；對材料進行FTIR表征，發(fā)現(xiàn)改性固體碳源材料中淀粉得到了較好的保留，共混的過程中PCL和熱塑性淀粉有相互作用。
　?、谪Q直折流式反硝化反應器啟動需要8d，穩(wěn)定運行后出水總氮在1.14～3.56mg/L之間，不會引起出水COD超標；用蠕動泵調(diào)節(jié)反應器進水HRT，發(fā)現(xiàn)隨著HRT的減小，出水COD逐漸降低，反硝化速率逐漸降低，總氮去除率逐漸降低，當溫度在

5、27℃～29℃之間，去除5mg/L的總氮所需的HRT為0.5h，去除10mg/L的總氮所需的HRT為1h；改變進水硝酸鹽的濃度發(fā)現(xiàn)，其在20～40mg/L范圍內(nèi)變化時，進水硝酸鹽濃度越高，出水的總氮濃度越高，反硝化速率越大，當進水硝態(tài)氮濃度在40mg/L左右時，最高反硝化速率可達13.63mgN/(L·d)，將反硝化速率與進水硝酸鹽濃度進行擬合后發(fā)現(xiàn)二者在顯著的線性相關關系（R2=0.9822）；溫度越低，出水硝態(tài)氮的濃度越高，脫氮效果

6、越差，出水COD濃度越低，反硝化速率越低，當HRT為2h時，去除5mg/L的總氮對應的溫度為15℃以上，去除10mg/L的總氮對應的溫度為20℃以上。如要使反應器在更低溫度、更小HRT條件下實現(xiàn)總氮的穩(wěn)定達標排放，可通過增加反應器內(nèi)固體碳源板塊的密度來實現(xiàn)。
　?、蹫榱搜芯糠磻髦械奈⑸锶郝浣M成，在三個腔室中各取三個點做高通量測序發(fā)現(xiàn)，生物膜中群落結(jié)構豐富，包括unclassified_f_Comamonadaceae、Acid

7、ovorax等降解菌，厭氧擬桿菌如Flavobacterium等發(fā)酵酸化菌，以及Hydrogenophaga、Denitratisoma、Bacillus等反硝化細菌，實現(xiàn)固體碳源材料從降解到發(fā)酵酸化再到反硝化脫氮的過程。
　?、茉跍y試的10d內(nèi)改性固體碳源材料的碳耗為2017.12mg/d（以COD計），材料在微生物作用下碳的溶出量為1863.06mg/d（以COD計），占理論碳耗的92.4%，說明改性固體碳源材料有機物溶出主要