廚余發(fā)酵液作為外增碳源強(qiáng)化污水處理中脫氮的規(guī)律研究

【摘要】：實(shí)際污水處理工藝中普遍存在碳源不足而導(dǎo)致出水氮濃度高的問題,為了強(qiáng)化脫氮效率,乙酸、葡萄糖和各種工業(yè)廢水等作為外增碳源的研究常見諸報(bào)端,但綜合經(jīng)濟(jì)、效能等因素,這些碳源并沒有得到廣泛的應(yīng)用。廚余垃圾是城市固體垃圾的重要組成部分,富含多種有機(jī)物,厭氧發(fā)酵過程中,會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸(VFA)、乳酸等易降解有機(jī)物,但對廚余發(fā)酵液作為反硝化碳源的研究鮮有報(bào)道。因此,本文研究了影響廚余發(fā)酵的因素以及發(fā)酵產(chǎn)物作為脫氮碳源的可行性。主要研究成果如下:首先,研究了初始基質(zhì)濃度、溫度等因素對廚余發(fā)酵產(chǎn)物的影響,發(fā)現(xiàn)總固體(TS)=13%、溫度為25℃時(shí),發(fā)酵酸化率最高,廚余發(fā)酵液SCOD=69.9g/L,其中碳水化合物、乳酸、VFAs、蛋白質(zhì)分別占50%、17%、11%、6%,該混合碳源有作為反硝化碳源的潛能。利用氮去除速率(NUR)方法,對發(fā)酵液、乙酸鈉、葡萄糖增強(qiáng)脫氮性能進(jìn)行了比較,驗(yàn)證三種碳源的最佳碳氮比分別為6.5、4.0、10.7。在COD/N=5.0條件下,利用動(dòng)力學(xué)方程對反硝化過程進(jìn)行分段模擬,發(fā)現(xiàn)廚余發(fā)酵液組在Ss降解階段的比反硝化速率為7.44mg NOX--N·(g VSS·h)-1,其比反硝化速率是乙酸鈉的0.77倍,是葡萄糖的2.1倍,結(jié)果表明,發(fā)酵液可以作為快速降解碳源用于反硝化脫氮。通過與乙酸鈉的對比,監(jiān)測了發(fā)酵液作為序批式反應(yīng)器(SBR)外增碳源,補(bǔ)充到低碳校園生活污水中強(qiáng)化脫氮的能力,同時(shí)利用批式實(shí)驗(yàn)方法,研究了兩種碳源的投加量對活性污泥總氧傳遞速率(KLa)、氧攝取速率(OUR)的影響。結(jié)果顯示,補(bǔ)充發(fā)酵液后會(huì)引起SBR出水氨氮的濃度小幅度增加,乙酸鈉的投加對SBR出水氨氮濃度影響不大;隨著發(fā)酵液和乙酸鈉投加量的不斷升高,飽和溶解氧(DO)、KLa都會(huì)下降,并且發(fā)酵液對混合液氧氣傳遞能力的影響要小于乙酸鈉,當(dāng)投加量為300mg/LCOD當(dāng)量時(shí),反應(yīng)器DO仍可維持在6mg/L,滿足硝化作用對DO的要求;廚余組OUR比乙酸鈉組小25.1%,氨氮氧化菌(AOB)耗氧階段OUR比乙酸鈉小52.3%,說明發(fā)酵液的投加對硝化菌活性,尤其是AOB的活性有影響。 【關(guān)鍵詞】：碳源 廚余發(fā)酵液 反硝化 KLa OUR
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 課題來源及研究意義9-11
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 研究意義9-11
• 1.2 研究內(nèi)容及技術(shù)路線11-12
• 1.2.1 研究內(nèi)容11-12
• 1.2.2 技術(shù)路線12
• 1.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展12-18
• 1.3.1 各國廚余的產(chǎn)生及處理現(xiàn)狀12-15
• 1.3.2 污水生物處理碳源的現(xiàn)狀15-18
• 2 實(shí)驗(yàn)材料及處理方法18-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料18-19
• 2.1.1 廚余的來源18
• 2.1.2 污泥來源18
• 2.1.3 原污水來源18-19
• 2.2 反應(yīng)器的運(yùn)行及實(shí)驗(yàn)操作步驟19-23
• 2.2.1 廚余的發(fā)酵19
• 2.2.2 反硝化批式實(shí)驗(yàn)19-20
• 2.2.3 SBR的啟動(dòng)及運(yùn)行20-21
• 2.2.4 K_(La)、OUR的測量裝置及布置21-23
• 2.3 指標(biāo)的測定23-26
• 2.3.1 常規(guī)指標(biāo)的測定23
• 2.3.2 蛋白質(zhì)的測定23-24
• 2.3.3 VFAs的測定24
• 2.3.4 碳水化合物的測定24
• 2.3.5 乳酸的測定24-26
• 3 廚余發(fā)酵產(chǎn)乳酸、VFAs條件的優(yōu)化26-32
• 3.1 溫度對廚余發(fā)酵液產(chǎn)物的影響27-28
• 3.2 基質(zhì)濃度對廚余發(fā)酵液產(chǎn)物的影響28-29
• 3.3 發(fā)酵產(chǎn)物的沿程變化及其組分29-32
• 4 廚余發(fā)酵液、乙酸鈉、葡萄糖反硝化規(guī)律的研究32-48
• 4.1 碳源種類、COD/N對反硝化脫氮的影響32-39
• 4.1.1 廚余發(fā)酵液32-35
• 4.1.2 乙酸鈉35-37
• 4.1.3 葡萄糖37-39
• 4.2 反硝化過程中亞硝氮的積累39-41
• 4.2.1 三種碳源亞硝氮積累的比較39-40
• 4.2.2 亞硝氮積累的生物原理40-41
• 4.3 零級動(dòng)力學(xué)方程擬合41-45
• 4.3.1 反硝化脫氮?jiǎng)恿W(xué)擬合41-44
• 4.3.2 NUR的比較44-45
• 4.4 反硝化潛能及微生物生長因子的比較45-48
• 4.4.1 C/N對反硝化氮去除率的影響45-46
• 4.4.2 三種碳源反硝化潛能及生長因子的比較46-48
• 5 廚余發(fā)酵液、乙酸鈉增強(qiáng)SBR反應(yīng)器脫氮能力的比較48-56
• 5.1 SBR反應(yīng)器的啟動(dòng)48-52
• 5.1.1 氨氮去除效率48-49
• 5.1.2 總氮去除效率49-51
• 5.1.3 COD去除效率51-52
• 5.2 兩組反應(yīng)器污泥指標(biāo)的對比52-56
• 5.2.1 污泥K_(La)的對比52-53
• 5.2.2 污泥OUR的對比53-56
• 6 結(jié)論與建議56-59
• 6.1 結(jié)論56-58
• 6.2 建議58-59
• 參考文獻(xiàn)59-65
• 附錄 碩士期間發(fā)表論文情況65-66
• 致謝66

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