人工快速渗滤系统中实现短程硝化性能和机理研究

摘要

人工快速渗滤(CRI)系统具有操作简单、管理方便、运行费用低等优点，但是对总氮去除率低。短程硝化反硝化技术对总氮去除效率高，并且具有节约曝气量、节省有机碳源等优点，两者无论是在经济方面还是技术上都具有一定可行性。本实验试着将两种处理方式结合起来，互用所长。实现短程硝化反硝化的关键在于实现系统的短程硝化，实现了短程硝化，短程硝化反硝化进程就实现了80％，故本实验着重研究系统的短程硝化。在人工快速渗滤系统(CRI)中以控制溶解氧和控制抑制剂浓度为主要调控因子，并在此基础上辅以其他参数的调控，最后将反应控制并稳定维持在亚硝酸盐阶段，阻止其向硝酸盐段的转化，实现系统中的短程硝化。
　　通过探究不同溶解氧(DO)浓度，以及不同氯酸钠浓度下系统对亚硝酸盐积累率的影响，系统的研究实时控氧条件下人工快速渗滤系统(CRI)中短程硝化的实现、维持以及稳定。整个实验过程中有如下发现:
　　(1)在探究以溶解氧为主要调控参数实现系统中亚硝酸盐累积的实验中得出:在常温，pH=8.0左右，系统由初期进水氨氮110.11-120mg/L，COD310-560mg/L时，调整系统进气量，亚硝酸盐没有明显积累;后续实验将废水浓度降低2/3，氨氮为36-42mg/L，COD为100-165mg/L时，调整系统进气量，出水亚硝酸盐明显积累，最高浓度达到83mg/L左右，亚硝酸盐累积率接近50％。并表明用含高浓度氨氮废水启动系统，后期降低系统进水氨氮浓度，通过控氧及后续调整，有望在CRI系统内实现短程硝化。
　　(2)在探究以氯酸钠为主要调控参数实现系统中亚硝酸盐累积的实验中得出:一定氯酸钠浓度范围内(n＜1.5mmol/l)，有利于系统中亚硝化反应，浓度越大效果越好，但当氯酸钠浓度超过一定限度(n＞1.5mmol/l)就会抑制系统中硝化反应，并且对系统中氨氧化菌群(AOB)和亚硝酸盐氧化菌群(NOB)的抑制作用更加强烈。同时得出，系统在n=1.0mmol/L、pH=8.0-8.5、四季室温、不控氧浓度状态下亚硝酸盐累积率能达到50％，并且短时间稳定。
　　(3)探究以溶解氧和氯酸钠为主要调控参数实现系统中亚硝酸盐累积的实验中得出:在四季常温，pH为8.0～8.5、系统溶氧为10.8％、氯酸钠浓度为1.0mmol/l时，CRI系统达到短程硝化且稳定时间超过30天，氨氮转化率和亚硝酸盐积累率均在80％以上，其中最高亚硝酸盐累积率为92％。

目录

声明

摘要

1．1 前言

1．2 研究现状

1．2．1 CRI处理技术现况

1．2．2 短程硝化反硝化现况及其影响因子

1．2．3 CRI技术和短程硝化反硝化技术的结合

1．3 创新性

1．4 主要内容及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 拟采取研究方案

1．4．3 技术路线图

第2章 材料与方法

2．1 装置的构建及系统挂膜

2．1．1 装置的构建

2．1．2 系统挂膜

2．2 实验用水

2．3 分析项目及检测方法

第3章 控氧CRI系统中亚硝氮的积累及其氮素转化研究

3．1 实验材料与方法

3．1．1 设计原理

3．1．2 装置设计

3．2 结果与分析

3．2．1 高氮浓度条件下系统运行结果与分析

3．2．2 低氮浓度条件下系统运行结果与分析

3．2．3 低氮浓度条件下变化进气量系统运行结果与分析

3．3 结论及建议

3．3．1 结论

3．4 本章小结

第4章 氯酸钠对非控氧CRI系统中亚硝氮积累及氮素转化的研究

4．1 实验材料与方法

4．1．1 实验装置

4．1．2 实验方法

4．2 结果与分析

4．2．1 0．5mmol／L氯酸钠装置系统出水氮素转化情况

4．2．2 1．0、1．5mmol／L氯酸钠装置系统出水氮素转化情况

4．2．3 2．0mmol／L氯酸钠装置系统出水氮素转化情况

4．2．4 各氯酸钠浓度下系统亚硝氮积累率情况

4．2．5 各氯酸钠浓度下系统氨氮转化情况

4．2．6 药剂浓度选择

4．3 本章小结

第5章 溶解氧和氯酸钠对系统中亚硝氮积累及氮素转化的研究

5．1 材料与方法

5．1．1 实验装置

5．1．2 实验方法

5．2 结果与分析

5．2．1 氯酸钠条件下50％DO量时系统内亚硝氮累积

5．2．2 氯酸钠条件下40％DO量时系统内亚硝氮累积

5．2．3 氯酸钠条件下35％DO量时系统内亚硝氮累积

5．2．4 氯酸钠条件下25％DO量时系统内亚硝氮累积

5．3 本章小结

6．1 结论

6．2 建议

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果