2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、本文從適用性、高效性和穩(wěn)定性等視角,對(duì)短程硝化和厭氧氨氧化反應(yīng)器的性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,取得以下結(jié)果: 1)評(píng)估了短程硝化反應(yīng)器的適用性。試驗(yàn)結(jié)果表明,通過控制進(jìn)水堿度、DO和HRT,可在氣升式反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的半短程硝化,反應(yīng)器出水適宜后續(xù)厭氧氨氧化反應(yīng)器處理。有機(jī)物(乙酸鈉500和800mgCOD/L)對(duì)半短程硝化反應(yīng)器的運(yùn)行性能有重大影響。添加有機(jī)物后,反應(yīng)器出水氨氮濃度不變,亞硝氮、硝氮和總氮濃度減小,且變化程度與所添加

2、的有機(jī)物濃度呈正相關(guān)。引發(fā)反硝化是造成有機(jī)物影響的主要原因。短期批次試驗(yàn)表明:在摩爾濃度相同的條件下,3種鹽(NaCl、KCl和Na<,2>SO<,4>)對(duì)氨氧化活性的影響程度接近,鹽濃度為150mmol/L時(shí),氨氧化活性為未添加鹽時(shí)的60%。連續(xù)流試驗(yàn)證明:通過逐漸提高鹽濃度,半短程硝化反應(yīng)器能適應(yīng)25gNaCl/L鹽度的水質(zhì),出水可作為后續(xù)厭氧氨氧化工藝的進(jìn)水。當(dāng)鹽度大于27gNaCl/L時(shí),出水NO<,2><'->-N/NH<,4

3、><'-N>偏低,出水水質(zhì)不合要求。亞硝酸細(xì)菌對(duì)高鹽度脅迫比硝酸細(xì)菌敏感。 2)研究了改進(jìn)型短程硝化反應(yīng)器流體力學(xué)特性。 考察了逆流湍動(dòng)床短程硝化反應(yīng)器的混合特性。試驗(yàn)結(jié)果表明,反應(yīng)器返混明顯;表觀氣速增大、固含率減小和表觀液速增大都會(huì)增強(qiáng)反應(yīng)器返混;反應(yīng)器死區(qū)較小,結(jié)構(gòu)性能良好,死區(qū)百分率與表觀氣速和液速相關(guān)性不強(qiáng),但與固含率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;利用軸向擴(kuò)散模型、等體積和非等體積多釜串聯(lián)模型對(duì)反應(yīng)器的流態(tài)作了模擬,確定了模型

4、參數(shù)。 考察了改進(jìn)型氣升式短程硝化反應(yīng)器的功耗特性。試驗(yàn)結(jié)果表明:反應(yīng)器總功耗與進(jìn)氣流量線性相關(guān)。當(dāng)需氣量一定時(shí),適當(dāng)縮小導(dǎo)流筒尺寸,增加導(dǎo)流筒內(nèi)靜態(tài)混合元件數(shù),有助于降低反應(yīng)器的功耗。經(jīng)過優(yōu)化后,反應(yīng)器的總功耗可比普通氣升式反應(yīng)器降低23.6%。反應(yīng)器的總功耗與充氧能力正相關(guān)。當(dāng)充氧能力設(shè)定時(shí),采用的導(dǎo)流筒尺寸越大,內(nèi)置的混合元件越多,功耗越小。經(jīng)過優(yōu)化,反應(yīng)器的總功耗可比普通氣升式反應(yīng)器降低43.9%。在整個(gè)反應(yīng)器中,升流區(qū)

5、的功耗最大,它是反應(yīng)器節(jié)能的重點(diǎn)區(qū)域:底隙區(qū)次之;氣液分離區(qū)最小。 考察了改進(jìn)型氣升式短程硝化反應(yīng)器的流體剪切性狀。試驗(yàn)結(jié)果表明:該反應(yīng)器的剪切率呈現(xiàn)一定的空間分布,最大剪切率出現(xiàn)在升流區(qū)。反應(yīng)器操作和結(jié)構(gòu)條件可對(duì)剪切率產(chǎn)生重大影響。剪切率與導(dǎo)流筒直徑負(fù)相關(guān),與混合元件數(shù)正相關(guān)。改進(jìn)型氣升式硝化反應(yīng)器的剪切率分布均勻性略低于普通氣升式反應(yīng)器,采用較大的導(dǎo)流筒尺寸和適宜的混合元件數(shù)可促進(jìn)剪切率均勻分布。 3)研究了短程硝化

6、反應(yīng)器的高效性。試驗(yàn)結(jié)果表明,采用“預(yù)掛膜”和“陜速排泥”聯(lián)合掛膜方法,以及“低濃度,高負(fù)荷”啟動(dòng)策略,可快速啟動(dòng)短程硝化湍動(dòng)床生物膜反應(yīng)器。在氨氮負(fù)荷為5.60 kg/(m<'3>·d)時(shí),該反應(yīng)器氨氮去除速率最高可達(dá)4.25 kg/(m<'3>·d)。亞硝氮最高生產(chǎn)率可達(dá)3.70kg/(m<'3>·d)。采用。Haldane、Edwards、Aiba、Luong模型對(duì)短程硝化湍動(dòng)床的基質(zhì)抑制動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬,并求得模型參數(shù)值。

7、冷模傳質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果表明,液相容積傳質(zhì)系數(shù)k<,L>α隨著表觀氣速和表觀液速的增大而增大,隨著固含率的增大先增大后減小,0.05~0.08為反應(yīng)器傳質(zhì)的最優(yōu)固含率條件。液體性質(zhì)對(duì)k<,L>α有重大影響,高濃度模擬廢水和工業(yè)廢水中的k<,L>α比清水中的k<,L>α分別減小39.0%和50.9%。熱模傳質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果表明,氧傳質(zhì)系數(shù)隨表觀氣速、DO和需氧量的增大而增大;存在對(duì)氧傳質(zhì)效率較優(yōu)的表觀氣速和DO操作范圍:短程硝化系統(tǒng)不僅需氧量少,而且供

8、氧效率高,具有供需兩方面的優(yōu)勢(shì);短程硝化反應(yīng)的傳質(zhì)增大因子大于1.16。 4)考察了短程硝化反應(yīng)器的穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果表明,沖擊負(fù)荷對(duì)硝化反應(yīng)器性能有重大影響,其典型影響體現(xiàn)在運(yùn)行性能惡化、中間產(chǎn)物累積、pH值和游離氨濃度上升等方面。劇烈的負(fù)荷沖擊可導(dǎo)致反應(yīng)器性能不能自然恢復(fù)。pH值是影響沖擊效應(yīng)的關(guān)鍵因子。硝化反應(yīng)器的穩(wěn)定性受各種系統(tǒng)特性(氨氮負(fù)荷、負(fù)荷要素組合方式、污泥濃度)和沖擊特點(diǎn)(沖擊強(qiáng)度、負(fù)荷要素組合方式、沖擊時(shí)間、沖

9、擊堿量、沖擊期進(jìn)水pH值)的制約。反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度越大,穩(wěn)定性越好;沖擊強(qiáng)度越小,沖擊時(shí)間越短,沖擊期進(jìn)水pH和堿量適中,穩(wěn)定性越好。此外,適當(dāng)?shù)娜藶楦深A(yù)也可強(qiáng)化反應(yīng)器運(yùn)行的穩(wěn)定性。不同類型的負(fù)荷沖擊對(duì)反應(yīng)器穩(wěn)定性的影響不同,濃度沖擊的影響比水力沖擊大。 5)研究了厭氧氨氧化反應(yīng)器的適用性。試驗(yàn)結(jié)果表明,厭氧氨氧化反應(yīng)器對(duì)含有機(jī)物水質(zhì)的適應(yīng)性與基質(zhì)負(fù)荷有關(guān)。當(dāng)總氮負(fù)荷低于0.43kg/(m<'3>·d)時(shí),有機(jī)物對(duì)厭氧氨氧化反

10、應(yīng)器運(yùn)行性能的影響較小,氨氮和亞硝氮去除率保持在94%以上;但當(dāng)總氮負(fù)荷為0.72 kg/(m<'3>·d)(滿負(fù)荷)時(shí),氨氮和亞硝氮去除率降至75%以下,有機(jī)物對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器運(yùn)行性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。采用適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行方法,通過逐漸提高鹽濃度,并調(diào)整反應(yīng)器運(yùn)行負(fù)荷,厭氧氨氧化反應(yīng)器能適應(yīng)30g NaCl/L鹽度的水質(zhì),其效能與進(jìn)水不加鹽的對(duì)照期接近。鹽度對(duì)厭氧氨氧化細(xì)菌生長(zhǎng)有負(fù)面影響,經(jīng)馴化后,這種影響可部分消除。在30g NaCl/L的

11、鹽度條件下,反應(yīng)器運(yùn)行較易失穩(wěn)。短期批次試驗(yàn)表明:未馴化污泥在30gNaCl/L鹽度條件下的厭氧氨氧化活性比對(duì)照(無(wú)鹽水質(zhì)條件)低67.5%;而馴化后同鹽度條件下污泥厭氧氨氧化活性比對(duì)照低45.1%,馴化可部分解除高鹽度脅迫。鹽度抑制為可逆抑制。 6)研究了厭氧氨氧化反應(yīng)器的高效性。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)進(jìn)水總氮濃度為608 mg/L,HRT為2h,總氮負(fù)荷為7.34 kg/(m<'3>·d)時(shí),反應(yīng)器獲得最大基質(zhì)去除速率6.11 k

12、gN/(m<'3>·d)。厭氧氨氧化的中性反應(yīng)從本質(zhì)上保證了其高效性的穩(wěn)定發(fā)揮。進(jìn)水基質(zhì)比例是決定厭氧氨氧化反應(yīng)器高效性的重要因子,以出水水質(zhì)(效果)為優(yōu)化目標(biāo),所得較優(yōu)的進(jìn)水基質(zhì)比例為NO<,2><'->-N/NH<,4><'+>-N=1.2?;|(zhì)抑制是厭氧氨氧化反應(yīng)器高效性的重要障礙,厭氧氨氧化菌活性受高濃度亞硝酸鹽抑制,266mg/L亞硝氮可致活性降低24.3%;但能夠耐受較高的氨氮濃度,270mg/L氨氮的抑制作用不顯著。Hal

13、dane、Edwards和Aiba模型可描述厭氧氨氧化的基質(zhì)(亞硝酸鹽)抑制行為。二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和改進(jìn)的Stover-Kincannon模型均適用于非基質(zhì)抑制狀態(tài)下的厭氧氨氧化反應(yīng)器過程模擬。 7)研究了厭氧氨氧化反應(yīng)器的穩(wěn)定性。提出了反應(yīng)器穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)體系(穩(wěn)定性表征參數(shù)和模糊評(píng)價(jià)方法),并將其用于厭氧氨氧化反應(yīng)器的選型。結(jié)果表明,在不同類型的負(fù)荷沖擊下反應(yīng)器穩(wěn)定性不同,在基質(zhì)濃度沖擊下,反應(yīng)器的穩(wěn)定性參數(shù)值是水力負(fù)荷沖擊下的

14、1.68~5.44倍,厭氧氨氧化反應(yīng)器抗水力負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)于抗基質(zhì)濃度沖擊。不同類型反應(yīng)器對(duì)同一類型的負(fù)荷沖擊也有不同的效應(yīng)。在3種備選反應(yīng)器中,抗基質(zhì)濃度沖擊能力以顆粒污泥床最強(qiáng),生物膜反應(yīng)器次之,SBR最弱;抗水力負(fù)荷沖擊能力以SBR最強(qiáng),顆粒污泥床次之,生物膜反應(yīng)器最弱。模糊綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為,以顆粒污泥床綜合抗負(fù)荷沖擊能力最強(qiáng),生物膜反應(yīng)器次之,SBR最弱。此外,負(fù)荷沖擊特性影響厭氧氨氧化反應(yīng)器的穩(wěn)定性。沖擊強(qiáng)度越大,沖擊時(shí)間越長(zhǎng),沖

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