厌氧降解高浓度有机废水同步脱除SO2-4和NO-3的研究

摘要

利用厌氧生物降解高浓度有机废水，以获得高效的处理效果、稳定的运行工艺和标准的出水水质等为需求研究探索。由于厌氧发酵工艺不能满足复杂多变的废水水质及热力学因素的限制，导致厌氧降解末端产物中仍存在不能被充分利用的能源物质。厌氧发酵中的产甲烷过程能够产生可被回收利用的能源气体甲烷，提高厌氧发酵的降解效率不仅可以为保护环境做贡献还能够回收能源气体再利用。本研究旨在提高厌氧生物处理技术对增加了污染物组成种类的高浓度有机废水的降解效率，同时能够对厌氧发酵产生的能源物质资源回收利用。本研究中的接种污泥为集美污水处理厂二沉池的活性污泥，固定水力停留时间逐步增加以红糖为碳源的有机负荷来启动反应器至其稳定运行。本研究展开以下几个方面的工作进行探讨并且得出了相关的结论：
　　初步运行厌氧折流板反应器（Anaerobic baffled reactor，ABR），在高浓度有机废水中添加硫酸盐（Na2SO4）和硝酸盐（KNO3）后观察系统对于水质的适应和改变及最终 ABR处理后的出水效果。通过监测 COD、硫酸盐及硝酸盐浓度的变化、pH值、碱度、挥发酸和产生的气体含量等水质指标来调控 ABR稳定运行。ABR进水有机物浓度4000 mg/L时，所添加400 mg/L的 Na2SO4和571mg/L的 KNO3到系统内产生一系列的影响。系统中的 pH值、碱度和挥发酸浓度的变化随着 COD浓度的变化而变化，最终 COD去除率都随之稳定。系统对于硫酸盐和硝酸盐分别能够达到98％和95%的去除率，COD的去除率达到90%以上。说明厌氧系统内的变化对环境微生物代谢活性的适应虽然较为敏感但适应能力强。
　　为优化进水运行参数来发掘 ABR工艺潜能，在前期研究的基础上分阶段提高 ABR进水有机负荷，观察不同梯度的高浓度负荷下的系统去除效果，提供全面的水质参数来为反应器选择最佳进水标准。
　　通过观察 ABR系统中的微生物形态变化、PCR-DGGE实验中的测序等一系列微生物分子实验来研究反应器能够稳定处理不同水质后，系统内的优势菌群演替相较之前呈现出的显著差异性。在本研究中ABR进水的废水中添加了硫酸盐和硝酸盐后对厌氧微生物的影响较大，扫描电镜观察到微生物形态的变化，以及 DGGE图谱中种类和数量的明显差异。说明虽然随着废水水质的变化厌氧发酵系统内的优势菌群变化明显即发酵的功能菌群没有发生改变，但对于处理效果没有受到影响，证明 ABR能够高效降解成分复杂的高浓度有机废水。

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第 1 章 绪论

1.1 课题背景

1.2 厌氧降解基本理论

1.3 厌氧反应器的研究

1.4 本课题的研究内容

第 2 章 实验内容与方法

2.1 实验内容

2.2 实验材料与方法

第 3 章 ABR 脱除碳氮硫的运行和特性

3.1 ABR 的启动

3.2 ABR 调控的研究

3.3 小结

第 4 章 厌氧微生物群落的演替分析

4.1 ABR 中微生物群落的分析

4.2 不同电子受体在 ABR 中运行效果分析

4.3 微生物分析的不足与展望

4.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

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