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【doc】曝气生物滤池内的自养反硝化作用.doc

【doc】曝气生物滤池内的自养反硝化作用

这个夏天有dian冷
2017-10-06 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《【doc】曝气生物滤池内的自养反硝化作用doc》,可适用于战略管理领域

【doc】曝气生物滤池内的自养反硝化作用曝气生物滤池内的自养反硝化作用中国环境科学,():ChinaEnvironmentalScience曝气生物滤池内的自养反硝化作用王春荣',王宝贞件,王琳(哈尔滨工业大学水污染控制研究中心,黑龙江哈尔滨中国海洋大学,山东青岛)摘要:采用多孔介质火山岩为载体的上向流曝气生物滤池(BAF),研究了限制供氧条件下,无有机碳源时反应器的硝化反硝化特性结果表明,在~范围内,~C为fl缶界点,低于时,硝化速率缓慢高于后,硝化速率加快温度从升高到~C,硝化速率增长仅为,这一特性与悬浮生长反应器内温度对硝化速率的影响完全不同此外,稳定运行的BAF内存在大量氮流失现象,分析认为,限制供氧和无有机碳源时,生物膜内发生了以Anammox反应为主的自养反硝化作用,大量的氮以N,的形式流失关键词:自养反硝化:氮流失:厌氧氨氧化供氧受限:有机碳源中图分类号:X文献标识码:A文章编号:()AutotrophicdenitrificationinbiolofficalaeratedfilterWANGChunrong,WANGBaozhen,WANGLin(WaterPollutionControlResearchCenter,HarbinInstituteofTechnology,Harbin,ChinaOceanUniversityofChina,Qingdao,China)ChinaEnvironmentalScience,,():Abstract:Adoptingupflowbiologicalaeratedfilter(BAF)withporousmediumlavaascarderwiththenitrificationanddenitrificationcharacteristicsofthereactorwithnoorganiccarbonsourcewerestudiedundertheoxygenimitedconditionIntherangeoftesttemperature(~~C),~CWasatemperaturecriticalpoint,thenitrificationrateWasslowatlowerthan,buttherateWasacceleratedathigherthanAstemperatureraisedfromtotherateincreasedslowly(onlyl)jscharacterWascompletelydifferentfromtheinfluenceofnitrificationrateinsuspendedgrowthreactorInaddition,inBAFofsteadyoperation,thereexistedthephenomenonconsiderablenitrogenlossAnalysisholdthatatoxygenlimitedconditionandnoorganicsource,therehappenedinthebiologicalmembraneautotrophicdenitrificationofmainlyAnammoxreaction,withconsiderablenitrogenlOSSinN,foITnKeywords:autotrophicdenitrificationnitrogenloss:anaerobicammoniumoxidationoxygenlimitationorganiccarbonSoUree废水除氮处理中,多数采用生物脱氮技术近年来多数研究者都将目光集中在开发一种能耗低,有机碳源用量少,基建运行费用低的高效生物脱氮工艺上对于废水生物脱氮处理,其中的含氮化合物可以通过亚硝态氮路径去除【卜J,即氨氮仅被氧化到亚硝态氮,就对其进行反硝化,可以节省近的氧和的电子供体(有机碳源)而且对亚硝态氮进行反硝化的速率要比对硝态氮进行反硝化快倍【亚硝态氮可以通过选择性抑制或限制亚硝酸盐氧化菌的活性达到累积游离氨与氨氮浓度和pH值有关,浓度在mgL范围时可抑制亚硝酸盐的氧化此外,高温和低溶解氧也会限制亚硝酸盐氧化菌的活性【"本试验采用多孔填料火山岩为载体,用上向流曝气生物滤池(BAF)进行废水脱氮处理,对限制供氧及无有机碳源时,曝气生物滤池内的硝化反硝化特性进行研究,并对硝化过程中出现的氮流失现象做出分析材料与方法试验装置上向流曝气生物滤池的实验装置由有机玻璃制成,反应器为圆柱形,高为m,直径为cm,总容积L,有效容积L工艺流程见图收稿日期:基金项目:黑龙江省年杰出青年专家基金责任作者教授,baozhenpubfichrhcn期王春荣等:曝气生物滤池内的自养反硝化作用温度,pH值,DO,水及空气的流量其中NHN,NON,NON,温度,每天测次,均按文献【】中的标准方法进行pH值和DO每天监测l,次,保证反应器在指定的条件下运行空气和水的流量根据具体试验条件,做周期性调整,稳定运行期间根据流量计随时监测控制pH值采用pHS一C监测,DO根据碘量法测定排泥图l试验装置流程FigDiagramofthetestedunit高位水箱平衡水箱反应器填料空气扩散器取样口流量计气泵火山岩填料取自五大连池火山口的天然矿石,其孔隙度达,粒径介于~mm,实际密度xkgm,堆积密度Oxkgm试验用水试验用水自行配制,主要由NHC,KH,PO,CaCHO,MgSOHO,FeSOHO,食用碱等按一定比例配制而成试验启动及运行曝气生物滤池启动期问,氨氮浓度控制在O,mgNL左右微生物采用接种方式培养,接种污泥取自哈尔滨望江宾馆SBR池中的活性污泥,经过近d的培养,出水氨氮浓度以及硝态氮浓度变化不大,认为反应器已挂膜成功正常运行期间,通过向反应器内投加缓冲试剂NaHCO,维持pH值在,之间一些研究认为pH值在偏碱性范围内变化时,不影响硝化效果整个试验过程中水力停留时问(HRT)通过调整进水流量维持在,h,进水氨氮浓度在O,mgNL之间变化,各个周期的应用负荷和温度变化见表由于试验过程采用自行配水,进水SS浓度非常低,再加之硝化菌生长速率缓慢,所以大约,d左右进行一次反冲洗反冲洗后,d滤池恢复正常运行分析方法及主要测定参数连续运行期间主要测定反应器进出水及各个取样口处的NHN,NOfN,NON浓度,表各测试阶段反应器的运行条件TablelOperatingconditionsofreactorindifferentphase运行温度NHN负荷运行温度NHN负荷阶段()NH一N(m~d)阶段()NHN(md)IllloIIlloIIIllIXloI,lXlVlXllO结果与讨论温度对BAF反应器内脱氮效果的影响图给出了负荷为kg(md),温度从~C升高到C时,反应器出水氨氮,硝态氮和亚硝态氮浓度的变化情况主o邑lO运行时间(d)图不同温度下,进出水NHdN及出水NO一N,NO,一N浓度变化曲线FigTheconcentrationOfNHdN,NONandNONatdifierenttemperature一一进水NHN一一出水NHN一一NON一一NO,一N从图中可见以~C为温度临界点,当温度低于~C(~C)时,氨氮去除率较低,仅为进水总氮的左右而当温度达到~C时,氨氮去除中国环境科学卷率明显升高,达到以上,并随温度的进一步升高,氨氮去除率增加得较缓慢随着温度的升高出水硝态氮含量略有增加趋势,从mgNL~C)升高到OmgNL(~C),而出水亚硝态氮浓度基本上稳定在mgNL之间以上结果表明出水亚硝态氮无积累,这完全不同于SHARONt,】工艺,此外,温度对生物膜反应器的影响也不同于对悬浮生长反应器的影响,即当温度达到"C后,随着温度的进一步升高反应器内的硝化速率增长得较缓慢BAF内氮的流失及分析通过对BAF反应器内的氨氮,亚硝态氮,硝态氮和转化到生物膜中的氮量进行质量守恒计算,发现反应器内存在大量的氮流失现象图给出了不同运行阶段的氨氮去除率和氮流失量当氨氮负荷较低时,氮流失量较少可以忽略不计,但当溶解氧量受限制,氨氮负荷恒定在Okg(md)时(表中的,,,X等阶段),如果温度低于,由于硝化菌活性不高,硝化效率和氮流失量均较低当温度升高到后,氮流失现象明显【达到kg(md)然而在时,对比负荷分别为,,kg(md)时氮的流失量发现(图中的,,等阶段),当负荷在kg(md)范围内,随着氨氮负荷的增加,氮流失量增加但当负荷达到kg(md)后硝化效率降低,氮流失量降低Vi'iVII:l器OZ乏运行时间(d)图反应器不同运行阶段氮流失量和氨氮去除率FigNlossandNHNremovalindifferentoperatingstage一一氮流失量一口一NH~N去除率对于这一现象传统的工程解释是,可能在生物膜内部的兼氧区发生了同步硝化反硝化作用,此时在异养菌的作用下以传统方式将氮化物转化成氮气而流失然而本试验中没有加入有机碳源,所以异养反硝化不可能发生考虑到微生物产量和平均硝化菌组成(CHOSolNl),氮化物同化成微生物体也不是氮流失的主要原因而且在本试验条件下(pH值为)氨氮的吹脱现象可以忽略不计Bockt等认为在供氧受限时,纯的和混合Nitrosomonas悬浮基质能够以氢和氨氮做电子供体反硝化亚硝酸盐氮其试验条件与本试验相似,只是本试验采用生物膜工艺,文献【】采用悬浮生长微生物但氧受限时,Nitrosomonas反硝化的比氮去除活性相当低,即不到mgN(gVSSd)考虑到本试验中的氮去除量,通过Nitrosomonas进行反硝化也不是氮流失的主要原因另外的解释是:好氧生物膜内由氨氧化菌产生的亚硝态氮扩散到兼氧区,然后类似于Anammox反应所描述的那样,在兼氧区亚硝态氮被还原并伴随着厌氧氨氧化反应在Anammox反应中,,氨氮在供氧受限条件下,由好氧氨氧化菌部分转化成亚硝态氮【式()】,然后厌氧氨氧化菌再将氨氮和亚硝态氮转化成氮气【式()】将两式合并就得到,供氧受限系统中的总反应方程【式()】NHlNo一HOH()NHNOHNNOH()NHNONHHO()由于Anammox微生物受到高溶解氧浓度的抑制,式()所描述的过程必须在供氧受限的条件下发生本试验的BAF反应器中,氨氮浓度较高而且供氧量受到限制,这就阻止了氧向深层穿透生物膜,为自养微生物提供了适合的生存环境尽管出水中亚硝态氮浓度较低(图),但对反应器不同高度处各个取样口的氨氮,亚硝态氮和lO一一g一,N一捌水媾聪期王春荣等:曝气生物滤池内的自养反硝化作用誊图反应器第,第取样口处的NHN,NON和NON浓度FigTheconcentrationofNHN,NONandNONatportand结论供氧受限和无有机碳源时,O为温度临界点,当温度低于O时,氨氮去除率较低,当温度高于~C后,氨氮去除率明显增加,但值得注意的是温度从O升高到O,其氨氮去除率增加不是很明显,这对在常温下运行BAF具有重要的实践意义通过理论分析和试验数据统计证明,大量氮流失是因为供氧受限时,生物膜内部存在厌氧区为厌氧氨氧化菌提供了生存环境,且因为试验过程中没有加入有机碳源,因此认为反应器内发生了自养反硝化作用参考文献:HellingaC,SchellenAAJC,MulderJw,etaTheSHARONprocess:allinnovativemethodfornitrogenremovalfromammoniumrichwastewater阴WaLSciTechno,,:VerstraeteWPhilipsSNitrificationdenitrificationprocessandtechnologiesinnewcontextsJEnvironmentalPollution,,,S:SliekersAO,DerwortN,GomezJLC,etaCompMtelyautotrophicnitrogenmmov~overnitriteinonesinglereactor口】WatRes,:AbelingU,SeyfriedCEAnaerobicaerobictreatmentofhighstrengthammoniumwastewaternitrogenremovalusingnitriteJWatSciTechno:一lOlRuizG,JeisonD,ChumyRNitrificationwithhighnitriteaccumulationforthetreatmentofwastewaterwithhJ【ghammoniaconcentrationJWatRes,,:国家环境保护局水和废水监测分析方法M第版北京:中国环境科学出版社ProsserIJAutotropicnitrificationinbacteriaJAdvMicrobioPhysio,,:BockE,WfldemrPA,FreitagAGrowthofnitrobacterintheabsenceofdissolvedoxygenJWarRes,,:MikeSMJMarcS,KatinkaetaTheanaerobicoxidationofammoniumJFEMSMicrobiologyReviews,,:作者简介:王春荣(一),女,内蒙古赤峰人,哈尔滨工业大学在读博士生,主要研究方向为污水生物处理发表论文篇

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