单级硝化反应器处理CELSS尿液废水效能研究

摘要

针对环控生保系统(CELSS)中尿液废水的处理与回用需求,构建了单级生物硝化反应器,以完成废水中有机物的矿化处理,并实现对其中的氮素的硝化处理,以便进一步资源化利用。在389 d的试验周期内进行了反应器启动、驯化,并完成对不同浓度尿液废水的处理效能研究,考察了生物反应器对不同尿液浓度废水的有机物矿化、氮素转化性能。对尿液体积分数10%的生活废水,稳定运行时可实现97%的总有机碳(TOC)去除率,97%的硝酸盐转化率,碱度消耗约为34 mg CaCO_(3)/mgN;对尿液体积分数40%的生活废水,可实现99%的TOC去除率,52%的硝酸盐转化率,碱度消耗约为234 mg CaCO_(3)/mgN;对纯尿液,可实现99%的TOC去除率,以及50%的硝酸盐转化率,碱度消耗约为146 mg CaCO_(3)/mgN。从反应器的活性污泥中检测出高丰度的硝化细菌。经历驯化后,硝化反应器在长达261 d内对航天生活废水保持了较高的有机物去除率。对尿液体积分数10%的生活废水,使水力停留时间(HRT)保持278 d;对尿液体积分数40%的生活废水,使HRT保持833 d;可在以上工艺条件下实现较高的硝酸盐转化率,初步验证了该工艺作为载人航天生活废水处理单元的应用潜力。