上向流生物滤池CANON工艺处理低浓度氨氮废水初步研究

摘要

随着人们生活水平的提高,城市污水中C/N的降低越来越不利于氮的去除,而且污水排放标准对脱氮提出更严格的要求,迫使寻求高效低耗的城市污水脱氮新工艺；而CANON工艺(Completely autotrophic ammonium removal overnitrite)作为一种正在研究开发的自养生物脱氮系统,其反应过程与传统生物脱氮过程相比,可节省62％的耗氧量和100％有机碳源,而且CANON工艺可以在单一反应器内实现,节省了运行费用,脱氮效率高,是一种非常经济、有效并有发展前途的生物脱氮工艺。本实验研究采用两个上向流生物滤池反应器处理低浓度氨氮废水,成功启动并运行了CANON工艺,并考察其运行过程中可能的影响因素,为CANON工艺在城市污水或再生水等低氨氮浓度废水处理中的应用提供了可行性。研究结果如下： (1)利用南开大学环境工程实验室培育的厌氧氨氧化菌混合污泥,采用接种挂膜法在2个上向流生物滤池中成功实现厌氧氨氧化工艺处理低浓度氨氮废水,启动时间仅需30d～40d。当进水氨氮和亚硝氮浓度都约为25mg/L,水力停留时间分别为3h和1.25h时,氨氮负荷分别达100～180mgN/(L·d)、450～650mgN/(L·d),氨氮和亚氮的去除率均稳定在90％以上,总氮去除率皆高于70％。 (2)稳定运行1周后通过在1周内梯度减少进水亚硝酸盐氮浓度,直至为零,成功启动2个CANON工艺生物滤池,反应器A保持HRT3小时,氨氮负荷达170～220mgN/(L·d),氨氮去除率达到90％～100％,总氮去除率达到75％～85％；反应器B保持HRT 1.25小时,氨氮负荷达480～550mgN/(L·d),氨氮去除率达到75％～90％,总氮去除率达到55％～65％。 (3)CANON工艺最适pH值在7.0～7.4之间,保持进水氨氮浓度和HRT同上,反应器A氨氮转换率达到90％以上,总氮去除率在80％左右,反应器B氨氮转换率为85％左右,总氮去除率在65％左右。 (4)CANON工艺最适温度为29～31℃,保持进水氨氮浓度和HRT同上,此时出水氨氮浓度最低,反应器A氨氮转换率达到95％以上,总氮去除率在80％以上,反应器B氨氮转换率在80％左右,总氮去除率在60％左右。温度由30℃逐渐降为21℃,反应器A氨氮去除率降到85％～90％,总氮去除率降到55％～65％,这时将HRT调为4h,两去除率未有明显变化；反应器B氨氮去除率降到65％～80％,总氮去除率降到45％～50％,这时将HRT调为2h,氨氮去除率恢复到80％～90％,总氮去除率恢复到55％～65％。这表明即使在常温下CANON工艺也可成功运行。

目录

文摘

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第一章绪论

第一节城市污水的来源与组成

第二节城市污水脱氮技术综述

1.2.1传统活性污泥工艺和其改进型A/O、A2/O工艺

1.2.2奥贝尔氧化沟工艺

1.2.3 AB法

1.2.4 CAST工艺

1.2.5百乐克工艺

第三节城市污水脱氮技术的新挑战

1.3.1污水排放标准的提高

1.3.2发展可持续处理工艺的必要

1.3.3城市污水的水质变化

第四节城市污水新型脱氮技术研究

1.4.1同步硝化反硝化(SND)工艺

1.4.2短程硝化反硝化工艺

1.4.3厌氧氨氧化工艺(ANAMMOX)

第五节本课题的目的和意义

第二章ANAMMOX处理低浓度氨氮废水研究

第一节ANAMMOX工艺应用研究

2.1.1 SHARON-ANAMMOX工艺

2.1.2 CANON工艺

第二节ANAMMOX在低浓度条件下的研究

第三节低浓度条件下ANAMMOX的技术缺陷

第四节可能的解决方案的提出

2.4.1 CANON工艺的优势

2.4.2生物膜法与CANON 工艺耦合的可行性

2.4.3上向流生物滤池的可行性

第五节课题研究技术路线

第三章CANON工艺脱氮技术研究进展

第一节CANON工艺作用机理

第二节作用微生物间的相互关系

3.2.1亚硝化细菌

3.2.2厌氧氨氧化菌

第三节CANON工艺发展历程

3.3.1 CANON工艺的提出

3.3.2 CANON工艺的实验室研究

第四章实验研究计划及方案

第一节实验研究目的

第二节实验研究内容

第三节实验研究方案

4.3.1影响因素的确定

4.3.2实验方案

第四节实验方案的设计

4.4.1实验基质

4.4.2反应器的设计

4.4.3实验中载体的选择与处理

4.4.4接种污泥

4.4.5实验项目分析方法与仪器

第五章ANAMMOX反应器的启动与运行

第一节引言

第二节接种污泥活性测试

第三节接种污泥预处理

第四节反应器A的启动分析

第五节反应器B的启动分析

第六节讨论

第六章CANON工艺的启动研究

第一节工艺启动方法

第二节工艺启动过程

第三节工艺启动过程分析

第四节本章小结

第七章CANON工艺影响因素研究

第一节pH值对CANON工艺的影响

第二节温度对CANON工艺的影响

第三节本章小结

第八章结论与展望

第一节结论

第二节存在的问题及展望

参考文献

致谢

个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果