高碳氮废水厌氧生物处理过程中VFA及DOM的光谱分析

摘要

厌氧序批式反应器（ASBR）因为投资少，操作便捷和管理方便等特点受到众多的关注，但是其厌氧污泥的培养周期长以及在厌氧过程中出现的挥发性有机酸（VFA）易形成积累等问题，制约了该项技术的推广和应用。而近红外光谱技术和荧光光谱技术作为近年来兴起的两种高新技术分析手段能够快速反映厌氧过程中各类物质的变化情况。因此本实验探求结合近红外光谱技术和荧光光谱技术对ASBR反应器实行在线监测的可行性。　　该实验采用ASBR处理高碳氮废水，以某污水厂厌氧污泥作为接种污泥，经过79天长期稳定的运行，现得到以下结果：　　（1）本实验中ASBR反应器的启动，采用逐步提升水力负荷的方法，经过39天的启动培养后，ASBR的COD去除率稳定在60％以上，同时总氮浓度维持不变，氨氮浓度略有上涨。当反应器的进水COD浓度为9000~10250mg/L时，运行周期为96h，反应器的出水COD浓度基本稳定在2000mg/L~2500mg/L之间，COD的去除率保持在80%。与此同时反应初期的VFA浓度为600~700mg/L左右，经过稳定周期的运行过程中，出水阶段的VFA浓度为200~300mg/L，反映出ASBR反应器处于稳定的良好运行状态。　　（2）利用近红外光谱技术建立VFA的校正模型。该方法首先采用小波去噪对原始光谱进行预处理，再结合iPLS筛选出优质的光谱区间建立模型。结果显示在9091.30~9511.73cm-1区间内建立的VFA校正模型，其预测值与实测值之间具有良好的相关性，其相关系数（rc）为0.8275，RMSECV=0.3899；同时采集两个周期24个水样用于验证VFA校正模型，结果显示：相关系数（rp）为0.8913，RMSEP=0.2453，因此说明模型对VFA的预测效果较好。　　（3）结合荧光光谱技术分别建立类蛋白质荧光峰强度与氨氮浓度、COD去除率的线性关系，得到其相关系数（R2）分别为0.9140，0.9230，说明类蛋白质荧光峰强度与氨氮浓度、COD去除率均具有较好的相关性，从而可以利用荧光光谱技术实现对ASBR反应器的实时监控。　　因此利用ASBR反应器不仅能够有效降解高碳氮废水，将其与近红外光谱技术和荧光光谱技术结合后，还能够实现对ASBR反应器的实时监控，为其稳定运行提供支持。

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第一章绪论

1.1废水厌氧生物处理概况

1.2国内外研究现状与水平

1.3研究意义及内容

1.4研究思路

1.5课题来源

1.6论文（设计）的创新点及特色：

第二章实验装置与方法

2.1实验装置

2.2实验方法

2.3主要仪器和设备

2.4分析项目和方法

2.5近红外数据分析方法

第三章ASBR反应器的运行状况

3.1 ASBR反应器的启动期

3.2 ASBR反应器的稳定运行期

3.3本章小结

第四章近红外光谱对VFA的快速测定

4.1近红外光谱的采集

4.2近红外光谱的预处理

4.3 iPLS的模型建立与验证

4.5本章小结

第五章高碳氮废水的荧光表征

5.1典型周期内的荧光变化特征

5.2荧光强度与氨氮浓度，COD去除率的关系

5.3本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附图

作者简介及读研期间主要科研成果