ABR反应器碳氮硫共脱除关键影响因素及去除效能研究

摘要

高浓度含硫含氮有机废水污染严重和危害性大,如何通过生物技术手段实现污染物的高效去除是目前国内外研究的热点。一体式碳氮硫共脱除工艺仍存在出水中硫化物含量高、单质硫转化率较低、工艺运行成本高等问题,本研究旨在开发高效稳定的碳氮硫共脱除处理设备并探讨工艺运行的关键影响因素,获得碳氮硫共脱除一体式新工艺的最佳运行条件,最大程度提高系统单质硫转化率,实现污水无二次污染排放。
　　ABR与传统方法比较具有工艺设备简单,运行调控方便,效率高,具有广阔的应用前景。本研究设计开发圆柱形四格室ABR反应器作为碳氮硫同步去除一体式工艺,并确定其主要结构参数。利用ABR反应器多格室特点使不同的微生物种群在各自适宜的条件下生存,实现各功能菌群的分相。通过连续流试验考察硫氮比、硝酸盐投加位点对运行效果影响。运行各阶段COD=1000mg/L,SO42-=500mg/L,COD/SO42-=2:1,容积负荷分别为0.8kg/m3·d、0.4kg/m3·d。
　　调节SO42--S/NO3--N比分别为5:2、5:3、1:1,即硝酸盐浓度分别为:130mg/L、194mg/L、323mg/L,比较对运行效果及单质硫转化率的影响,确定最佳硫氮比为1:1。反应器的良好相分离作用使硫酸盐还原菌能很快适应硝酸盐负荷的增加,其活性并未受到抑制。硫酸盐、硝酸盐及有机物去除率分别达到85.97％、99.1%、77.82%,单质硫转化率由最初的47.39%提高至56.62%。比较在进水、第二、三格室投加硝酸盐时碳氮硫共脱除的效果,确定第三格室为最佳硝酸盐投加位点。在进水中不加硝酸盐时避免了硝酸盐存在对硫酸盐还原菌的毒性抑制作用,有利于硫酸盐还原作用的高效进行。同时硝酸盐在第三格室投加时出水中硫化物浓度明显降低,通过物料平衡分析得单质硫转化率提高至72.88%。
　　为进一步提高单质硫转化率在最佳硫氮比及最佳硝酸盐投加位点条件下分别考察溶解氧浓度DO=0.1±0.02mg/L、0.25±0.02mg/L、0.4±0.02mg/L时运行效果。曝气对硫酸盐、硝酸盐的去除不会产生明显影响,始终保持高效去除。曝气量为DO=0.25mg/L左右时效果最佳,提高曝气量刺激了硫氧化菌的活性,从而促进了硫化物向单质硫的转化,进一步提高单质硫产率至81.37%,同时对有机物的代谢也起到一定促进作用,COD去除率提高至87.6%。

目录

ABR反应器碳氮硫共脱除关键影响因素及去除效能研究

STUDY OF KEY FACTORS OF SIMULTANEOUS REMOVAL OF SULFUR, NITROGEN AND CARBON USING A NOVEL ABR

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 含硫含氮废水的来源、水质特征与危害

1.1.1 含硫酸盐废水的来源与危害

1.1.2含氮废水的来源与危害

1.2含硫含氮废水生物处理技术研究进展

1.2.1生物脱硫技术研究进展

1.2.2生物脱氮技术研究现状

1.3同步脱硫脱氮技术的产生与研究进展

1.3.1自养反硝化技术

1.3.2混养反硝化技术

1.3.3同步脱硫反硝化工艺的开发

1.3.4一体式碳氮硫同步脱除工艺的提出

1.3.5碳氮硫共脱除限氧一体式工艺

1.4本课题研究的目的与内容

1.4.1课题来源

1.4.2研究的目的和意义

1.4.3本课题主要研究内容

1.4.4本课题技术路线

第2章 材料方法

2.1试验装置设计

2.2试验方案

2.2.1试验启动方案

2.2.2碳氮硫共脱除关键影响因素研究调控方案

2.2.3碳氮硫共脱除微氧强化研究方案

2.2.4试验药品

2.3分析方法

2.4试验仪器

第3章 影响碳氮硫共脱除ABR反应器的关键因素

3.1 ABR反应器的启动效果

3.2硫氮比对碳氮硫共脱除效能的影响

3.2.1硫氮比对硫酸盐去除的影响

3.2.2硫氮比对硝酸盐去除的影响

3.2.3硫氮比对出水硫化物及单质硫转化的影响

3.2.4硫氮比对有机物去除的影响

3.3硝酸盐投加位点的调控研究

3.3.1投加位点上同对硫酸盐去除及单质硫转化的影响

3.3.2投加位点上同对硝酸盐去除的影响

3.3.3投加位点上同对有机物去除的影响

3.4 ABR反应器运行各阶段物料平衡分析

3.4.1硫元素平衡分析

3.4.2氮元素平衡分析

3.4.3碳元素平衡分析

3.5本章小结

第4章 碳氮硫共脱除ABR反应器的微氧强化效果

4.1曝气量对ABR反应器运行效果的影响

4.1.1曝气量对硫酸盐去除效果的影响

4.1.2曝气量对硝酸盐去除效果的影响

4.1.3曝气量对硫化物去除及单质硫转化效果的影响

4.1.4曝气量对有机物去除效果的影响

4.2微氧强化阶段反应器物料平衡分析

4.2.1硫元素平衡分析

4.2.2氮元素平衡分析

4.2.3碳元素平衡分析

4.3本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢