【摘 要】
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随着国家对水污染治理力度的不断加大和污染治理水平的不断提升,地表水中COD、NH4+-N等主要污染物浓度不断降低,但在部分以污水厂尾水为水源的水体中,存在有机物含量低、硝态氮含量高的问题,限制了反硝化作用的顺利进行,导致水中TN含量偏高。碳源可为反硝化过程提供电子供体,外加碳源可有效促进微生物反硝化作用,提高脱氮效率。相较于液体碳源,固体碳源载体释碳相对缓慢,且可为微生物提供附着载体,更适合用于具
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随着国家对水污染治理力度的不断加大和污染治理水平的不断提升,地表水中COD、NH4+-N等主要污染物浓度不断降低,但在部分以污水厂尾水为水源的水体中,存在有机物含量低、硝态氮含量高的问题,限制了反硝化作用的顺利进行,导致水中TN含量偏高。碳源可为反硝化过程提供电子供体,外加碳源可有效促进微生物反硝化作用,提高脱氮效率。相较于液体碳源,固体碳源载体释碳相对缓慢,且可为微生物提供附着载体,更适合用于具有低碳高氮特点的地表水体脱氮。本研究采用水泥、粉煤灰、玉米芯等原材料制备了一种水泥基碳源载体,并对水泥基碳源载体的物理性能、物相组成及微观结构、在静态条件下释碳及强化脱氮性能、在连续流条件下释碳及强化微生物脱氮效果等方面进行了研究。主要研究结果如下:(1)将水泥、粉煤灰、沸石粉、硅藻土、膨润土、玉米芯等作为原材料制备水泥基碳源载体,测定水泥基碳源载体的堆积密度数值范围为0.473~0.520g/cm3,表观密度数值范围为1.11~1.15 g/cm3,空隙率数值范围为52.24~58.47%,平均抗压强度达360.09 N。物相组成及微观结构表征结果分析显示,各原材料之间可以有效结合,制备的水泥基碳源载体表面结构凹凸不平,有利于微生物附着。(2)水泥基碳源载体TOC释放速率为0.034 mg/(g·d),远低于玉米芯原材料,同时其传质阻力大于玉米芯原材料,进一步说明了水泥基碳源载体对碳源的缓释作用。水泥基碳源载体对NO3--N的吸附量随着时间的变化逐渐增加,其反应符合准一级反应动力学模型,准一级动力学的拟合度R2为0.9744,其理论平衡吸附量为0.0312 mg/g,与试验值接近。在模拟废水NO3--N浓度为20 mg/L的条件下,添加水泥基碳源载体的试验组在脱氮进行至第4 d时,NO3--N浓度降至0~0.78 mg/L,氮的去除主要归功于水泥基碳源载体与微生物的强化脱氮作用。温度和NO3--N初始浓度对脱氮有较大影响,当温度在10~35℃范围时,温度升高,NO3--N下降速率递增;NO3--N初始浓度为10、20、30 mg/L的三组试样在48 h时TN去除率分别为46.39%、59.79%、32.05%。(3)通过在连续流条件下对水泥基碳源载体释碳脱氮性能的研究,探究其强化微生物脱氮效果。结果表明随着HRT的增加,提高了系统反硝化脱氮效率,当HRT为3、4、6 h时平均TN去除率分别为41.63%、72.28%、83.53%。当NO3--N初始浓度为10、20、30 mg/L时平均TN去除率分别为60.36%、83.53%、45.62%,表明水泥基碳源载体较利于降解处理NO3--N浓度低于20 mg/L的废水,且对于NO3--N浓度在20~30 mg/L的废水也有一定的处理能力。
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