厨余发酵液作为外增碳源强化污水处理中脱氮的规律研究

【摘要】：实际污水处理工艺中普遍存在碳源不足而导致出水氮浓度高的问题,为了强化脱氮效率,乙酸、葡萄糖和各种工业废水等作为外增碳源的研究常见诸报端,但综合经济、效能等因素,这些碳源并没有得到广泛的应用。厨余垃圾是城市固体垃圾的重要组成部分,富含多种有机物,厌氧发酵过程中,会产生挥发性脂肪酸(VFA)、乳酸等易降解有机物,但对厨余发酵液作为反硝化碳源的研究鲜有报道。因此,本文研究了影响厨余发酵的因素以及发酵产物作为脱氮碳源的可行性。主要研究成果如下:首先,研究了初始基质浓度、温度等因素对厨余发酵产物的影响,发现总固体(TS)=13%、温度为25℃时,发酵酸化率最高,厨余发酵液SCOD=69.9g/L,其中碳水化合物、乳酸、VFAs、蛋白质分别占50%、17%、11%、6%,该混合碳源有作为反硝化碳源的潜能。利用氮去除速率(NUR)方法,对发酵液、乙酸钠、葡萄糖增强脱氮性能进行了比较,验证三种碳源的最佳碳氮比分别为6.5、4.0、10.7。在COD/N=5.0条件下,利用动力学方程对反硝化过程进行分段模拟,发现厨余发酵液组在Ss降解阶段的比反硝化速率为7.44mg NOX--N·(g VSS·h)-1,其比反硝化速率是乙酸钠的0.77倍,是葡萄糖的2.1倍,结果表明,发酵液可以作为快速降解碳源用于反硝化脱氮。通过与乙酸钠的对比,监测了发酵液作为序批式反应器(SBR)外增碳源,补充到低碳校园生活污水中强化脱氮的能力,同时利用批式实验方法,研究了两种碳源的投加量对活性污泥总氧传递速率(KLa)、氧摄取速率(OUR)的影响。结果显示,补充发酵液后会引起SBR出水氨氮的浓度小幅度增加,乙酸钠的投加对SBR出水氨氮浓度影响不大;随着发酵液和乙酸钠投加量的不断升高,饱和溶解氧(DO)、KLa都会下降,并且发酵液对混合液氧气传递能力的影响要小于乙酸钠,当投加量为300mg/LCOD当量时,反应器DO仍可维持在6mg/L,满足硝化作用对DO的要求;厨余组OUR比乙酸钠组小25.1%,氨氮氧化菌(AOB)耗氧阶段OUR比乙酸钠小52.3%,说明发酵液的投加对硝化菌活性,尤其是AOB的活性有影响。 【关键词】：碳源 厨余发酵液 反硝化 KLa OUR
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究意义9-11
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 研究意义9-11
• 1.2 研究内容及技术路线11-12
• 1.2.1 研究内容11-12
• 1.2.2 技术路线12
• 1.3 国内外研究进展12-18
• 1.3.1 各国厨余的产生及处理现状12-15
• 1.3.2 污水生物处理碳源的现状15-18
• 2 实验材料及处理方法18-26
• 2.1 实验材料18-19
• 2.1.1 厨余的来源18
• 2.1.2 污泥来源18
• 2.1.3 原污水来源18-19
• 2.2 反应器的运行及实验操作步骤19-23
• 2.2.1 厨余的发酵19
• 2.2.2 反硝化批式实验19-20
• 2.2.3 SBR的启动及运行20-21
• 2.2.4 K_(La)、OUR的测量装置及布置21-23
• 2.3 指标的测定23-26
• 2.3.1 常规指标的测定23
• 2.3.2 蛋白质的测定23-24
• 2.3.3 VFAs的测定24
• 2.3.4 碳水化合物的测定24
• 2.3.5 乳酸的测定24-26
• 3 厨余发酵产乳酸、VFAs条件的优化26-32
• 3.1 温度对厨余发酵液产物的影响27-28
• 3.2 基质浓度对厨余发酵液产物的影响28-29
• 3.3 发酵产物的沿程变化及其组分29-32
• 4 厨余发酵液、乙酸钠、葡萄糖反硝化规律的研究32-48
• 4.1 碳源种类、COD/N对反硝化脱氮的影响32-39
• 4.1.1 厨余发酵液32-35
• 4.1.2 乙酸钠35-37
• 4.1.3 葡萄糖37-39
• 4.2 反硝化过程中亚硝氮的积累39-41
• 4.2.1 三种碳源亚硝氮积累的比较39-40
• 4.2.2 亚硝氮积累的生物原理40-41
• 4.3 零级动力学方程拟合41-45
• 4.3.1 反硝化脱氮动力学拟合41-44
• 4.3.2 NUR的比较44-45
• 4.4 反硝化潜能及微生物生长因子的比较45-48
• 4.4.1 C/N对反硝化氮去除率的影响45-46
• 4.4.2 三种碳源反硝化潜能及生长因子的比较46-48
• 5 厨余发酵液、乙酸钠增强SBR反应器脱氮能力的比较48-56
• 5.1 SBR反应器的启动48-52
• 5.1.1 氨氮去除效率48-49
• 5.1.2 总氮去除效率49-51
• 5.1.3 COD去除效率51-52
• 5.2 两组反应器污泥指标的对比52-56
• 5.2.1 污泥K_(La)的对比52-53
• 5.2.2 污泥OUR的对比53-56
• 6 结论与建议56-59
• 6.1 结论56-58
• 6.2 建议58-59
• 参考文献59-65
• 附录 硕士期间发表论文情况65-66
• 致谢66

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