移动床生物膜反应器同步硝化反硝化脱氮性能研究

【摘要】本文对移动床生物膜反应器工艺各运行参数控制,研究对低碳氮比(COD/N)废水的处理效能,构建一个高效的移动床生物膜反应器,使反应器内填料快速挂膜,硝化菌和反硝化菌得到富集,实现单一反应器内同步硝化反硝化(SND)过程；基于动力学过程的研究,模拟移动床生物膜反应器中曝气阶段的SND过程,为该项技术的实际应用提供参考依据；运用FISH技术研究生物膜氨氧化菌的丰度并结合实际检测结果表明氨氧化菌得到富集；运用DGGE技术分析生物膜中微生物多样性变化；并且对反应器的运行条件进行探讨,得出最佳的脱氮效果。主要研究结果如下：(1)选用K1型填料挂膜,填充率为40%,进水COD和NH4+-N浓度分别为200mg-L-1和40mg.L-1,溶解氧(DO)控制在3-4mg.L-1之间。20天左右基本有生物膜形成,生物膜培养约80天,生物膜完全成熟,平均MLSS=0.0335g/个填料,出水COD和NH4+-N去除率达到平均分别达到86.68%和97.25%,TN去除率在后期最高能达到90.6%,SND率达到91.66%,说明生物膜对于功能微生物富集情况较好,反应器脱氮效率较高,挂膜效果较好。(2)通过动力学模拟得出SND过程中的硝酸盐氮饱和常数为5.83mg.L-1,大于单级反硝化过程中的硝酸盐氮饱和常数。(3)活性污泥EPS中多糖与蛋白质含量分别为3.92mg-L-1和16.31mg.L-1；生物膜中EPS中多糖与蛋白质含量分别为8.72mg-L-1和26.12mg.L-1,这表明生物膜生长稳定,有利于功能微生物附着生长。(4)DGGE图谱证实在生物膜的培养驯化过程中,亚硝化菌和硝化菌生长稳定,反硝化菌随生物膜的厚度增加而生长。反应器运行稳定后生物膜内微生物种类变化小。(5)当DO值在3-4mg.L-1之间时,反应器的脱氮效果最好,总氮去除率最高达到83.46%,且平均去除率亦在80%左右。当反应器HRT控制在12h时,反应器脱氮效果较好,反应器中出水氨氮浓度均在20mg.L-1以下,此时总氮去除率基本在70-80%以上,最高可达87.47%。保持COD=400mg·L-1,当反应器氨氮浓度较低时,出水TN最低为6.13mg.L-1,此时TN去除率较高。观察相同COD/N在不同负荷条件下的运行情况得出,在低负荷的条件下,反应器内总氮去除率最高达60.33%(此时COD/N=300:60)。
【作者】丁进；
【导师】石先阳；
【作者基本信息】安徽大学，环境科学，2014，硕士
【关键词】移动床生物膜反应器；同步硝化反硝化；微生物分析；脱氮；

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