【摘 要】
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厌氧氨氧化技术在生物脱氮方面具有重要的作用,厌氧氨氧化菌的培养是厌氧氨氧化反应器高效和稳定运行的关键,而厌氧氨氧化菌的生长较缓慢,世代周期长,不易富集,且易于受到环境因素影响,因此研究有效且稳定的厌氧氨氧化菌富集培养技术对于厌氧氨氧化工艺的实际应用具有一定指导意义。本论文研究了快速启动厌氧氨氧化反应器的方法,探讨了富集培养厌氧氨氧化菌过程中污泥形态结构、浓度以及氮素含量等指标的变化;在此基础上,探
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厌氧氨氧化技术在生物脱氮方面具有重要的作用,厌氧氨氧化菌的培养是厌氧氨氧化反应器高效和稳定运行的关键,而厌氧氨氧化菌的生长较缓慢,世代周期长,不易富集,且易于受到环境因素影响,因此研究有效且稳定的厌氧氨氧化菌富集培养技术对于厌氧氨氧化工艺的实际应用具有一定指导意义。本论文研究了快速启动厌氧氨氧化反应器的方法,探讨了富集培养厌氧氨氧化菌过程中污泥形态结构、浓度以及氮素含量等指标的变化;在此基础上,探索了包埋固定厌氧氨氧化菌的技术方法,并寻求厌氧氨氧化菌包埋固定化的最适载体,对其理化特性进行研究;并探讨水力停留时间、温度和p H等环境因素对包埋颗粒脱氮性能的影响。主要工作如下:1.采用ASBR反应器进行厌氧氨氧化反应。以絮状好氧污泥制得的颗粒污泥作为载体,对厌氧氨氧化菌进行富集培养。通过逐步提升进水基质浓度和缩短水力停留时间,ASBR反应器于培养的第67天启动成功,并且稳定运行101天,共历时168天。在稳定运行阶段,富集培养了大量成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,具有较高的厌氧氨氧化反应活性。污泥粒径主要集中在1.0-2.6mm。污泥的MLSS和MLVSS含量分别为8327.8mg/L和7344.6mg/L,MLVSS/MLSS为0.88;污泥胞外聚合物中蛋白质和多糖的含量分别为82.92mg/g VSS和12.31mg/g VSS,PS/PN为0.15。通过扫描电镜得知厌氧氨氧化颗粒污泥主要呈椭球状;表面分布大量球状菌及少部分丝状菌,胞外聚合物和丝状菌的架桥作用共同将厌氧氨氧化菌粘结成团;同时表面具有孔隙,为基质等扩散提供了通道。2.对包埋固定化载体进行选择。通过批量试验分析海藻酸钠（SA）、聚乙烯醇-海藻酸钠（PVA-SA）和聚乙烯醇-海藻酸钠-活性炭（PVA-SA-活性炭）三种包埋小球的氨氮传质系数、厌氧氨氧化反应活性、稳定性、机械强度和形态结构,确定PVA-SA-活性炭为最佳包埋固定化载体。3.对PVA-SA-活性炭包埋颗粒进行改性。通过单因素试验和正交试验,确定PVA、SA和活性炭的最佳浓度为CPVA 8%、CSA 0.6%、C活性炭0.8%,交联时间为24h。研究不同初始NH4+-N浓度、温度和p H对PVA-SA-活性炭包埋颗粒吸附NH4+-N性能的影响,通过吸附等温线、吸附动力学以及内扩散模型的拟合,分析包埋颗粒吸附NH4+-N过程的机理。结果表明:包埋小球对NH4+-N的平衡吸附容量随初始NH4+-N浓度的增加而增加;温度的升高会抑制其对NH4+-N的吸附,在15℃时的吸附容量和氨氮去除率最大,分别为0.527mg/g和23.28%;在中性条件下对NH4+-N的吸附性能最好。吸附等温线说明包埋小球对氨氮的吸附更符合Freundlich模型,主要是多分子层吸附,且为有利吸附,初始NH4+-N浓度越高越有利于吸附;吸附动力学分析可知PVA-SA-活性炭包埋颗粒对NH4+-N的吸附符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,包埋小球表面与NH4+-N存在化学基团的作用。通过探讨HRT、温度、p H对PVA-SA-活性炭包埋颗粒脱氮性能的影响,最终确定HRT为24h、温度为35℃、p H=7是PVA-SA-活性炭包埋颗粒进行厌氧氨氧化反应的最佳条件。
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