生物氮气/空气混合曝气OLAND-SMBR工艺脱氮性能研究

摘要

厌氧氨氧化菌是自养菌，因此不需要额外添加有机碳源，同时厌氧氨氧化技术具有反应途径短，处理效率高等优点，同传统的脱氮技术相比更经济、更便捷。但厌氧氨氧化菌(Anammox)生长缓慢，倍增周期长，且对生长环境条件要求高，因此在常规反应器中难以富集，这使得厌氧氨氧化技术难以实现工业化应用。本论文采用浸没式膜生物反应器(SMBR)富集培养厌氧氨氧化菌并启动新型生物脱氮技术——OLAND工艺，对减缓膜污染的工艺条件进行研究。得到结论如下:
　　(1)在室温条件(20±3℃)下，通过控制反应器中的溶解氧(DO)和游离氨(FA)浓度，在连续完全混合流反应器(CSTR)中成功驯化培养了亚硝化细菌，并通过低溶解氧和高游离氨浓度抑制反应器中硝化细菌的生长。反应器运行了37天，反应器运行稳定后，出水中的NO2--N保持在54％左右。
　　(2)在浸没式膜生物反应器中富集培养厌氧氨氧化菌，避免了厌氧氨氧化细菌的流失。反应器成功运行70天，运行状况良好，脱氮效率稳定，在总氮负荷0.5 kg N/m3·d时仍能保持80％以上的脱氮效率。
　　(3)在浸没式膜生物反应器(SMBR)中成功启动OLAND工艺，采用空气泵曝气和循环泵曝气相结合的方式为反应器供氧。进水总氮负荷为0.4 kg N/m3·d时，TN去除率稳定高于81％。
　　(4)对不同曝气量下膜污染的情况进行考察。实验结果表明，曝气速率的增加可以有效的延长膜组件的使用周期，但曝气速率过大时会使反应器的处理效果下降。本研究中，最佳曝气速率为空气泵曝气速率0.05 m3/h+循环泵曝气速率0.05 m3/h，即总曝气速率0.1 m3/h。曝气使膜组件使用周期从4天延长至14天，有效缓解膜污染。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 氨氮污水的来源、危害和处理

1．1．1 含氮污染物的来源和危害

1．1．2 传统脱氮工艺简介

1．1．3 新型生物脱氮工艺简介

1．2 厌氧氨氧化技术研究进展

1．2．1 厌氧氨氧化的起源

1．2．2 厌氧氨氧化反应机理

1．2．3 厌氧氨氧化工艺特点

1．2．4 厌氧氨氧化技术的应用

1．3 膜生物反应器研究进展

1．3．1 膜生物反应器的介绍

1．3．2 膜生物反应器的技术特点

1．3．3 膜生物反应嚣的应用与发展现状

1．3．4 膜生物反应器的膜污染

1．4 研究目的、意义与内容

1．4．1 研究目的与意义

1．4．2 研究内容

2 实验材料与分析方法

2．1 实验装置

2．1．1 亚硝化菌培养装置

2．2 接种污泥

2．3 实验用水和试剂

2．4 实验分析项目与方法

2．4．1 常规指标检测方法

2．4．2 微生物活性测试

2．4．3 扫描电子显微成像

2．4．4 荧光原位杂交

2．4．5 胞外聚合物检测

3 混合曝气OLAND-SMBR工艺脱氮性能研究

3．1 亚硝化反应器的启动及研究

3．1．1 完全混合流反应器中亚硝化污泥的驯化

3．1．2 亚硝化反应器的运行效果

3．1．3 亚硝化反应器内污泥菌体形态观察

3．2 厌氧氨氧化反应器的启动及研究

3．2．1 膜生物反应器中厌氧氨氧化污泥的驯化培养

3．2．2 膜生物反应器运行效果

3．2．3 膜生物反应器内厌氧氨氧化污泥形态观察

3．3 膜生物反应器中OLAND工艺的启动及研究

3．3．1 膜生物反应器中OLAND工艺的启动

3．3．2 OLAND工艺运行效果

3．3．3 OLAND工艺化学计量学

3．3．4 OLAND工艺中微生物形态表征

3．4 本章小结

4 混合曝气OLAND-SMBR工艺膜污染情况分析

4．1 OLAND-SMBR跨膜压差的变化趋势

4．1．1 厌氧氨氧化工艺跨膜压差的变化趋势

4．1．2 OLAND工艺跨膜压差的变化趋势

4．2 曝气对OLAND-SMBR工艺微生物活性的影响

4．2．1 厌氧氨氧化比活性实验

4．2．2 OLAND工艺污泥活性实验

4．3 胞外聚合物对膜污染的影响

4．3．1 膜表面滤饼层SEM分析

4．3．2 滤饼层胞外聚合物分析

4．3．3 污泥中胞外聚合物分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢