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溶解氧对碳氮硫共脱除工艺运行效能的影响研究

作　者: 徐熙俊
导　师: 任南琪
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 一体式碳氮硫共脱除限氧条件单质硫启动模式
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

常规的碳氮硫共脱除工艺在处理含硫含氮有机废水过程中存在着出水含有大量硫化物、单质硫转化率低、资源化效率低等诸多弊端,造成工艺的处理成本高昂、不能达标排放、需要后续处理等;针对常规处理工艺的弊端,本研究提出在限氧条件下运行碳氮硫共脱除工艺,实现了有机物、硫酸盐和硝酸盐的高效同步去除,并大大提高了单质硫的转化率,消除了二次环境污染。本研究采用膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器,按照两种不同的模式启动运行反应器:直接启动模式为以有机物、硫酸盐和硝酸盐为底物启动反应器,待成功启动后调节反应器中溶解氧浓度;分阶段启动模式为以有机物和硫酸盐为底物启动反应器,待成功启动后调节反应器中溶解氧浓度,确定最佳溶解氧浓度后向反应体系中加入硝酸盐。在每一种运行模式下分别考察不同溶解氧条件对碳氮硫共脱除工艺运行效能和单质硫转化的影响,确定最佳的溶解氧条件,并在最佳的溶解氧条件下比较两种运行模式对碳氮硫共脱除工艺运行效能的影响,为实际工程的应用提供理论依据和技术支持。直接启动模式运行反应器,在1.80 kg SO₄^2--S m-^-3d^-1,0.55 kg NO₃^--N m^-3d^-1和16 kg COD m^-3d^-1的条件下,碳氮硫共脱除工艺的最佳溶解氧范围为0.10-14mg/l,硫酸盐、硝酸盐和COD的去除率分别为96.8%,98%和30%,单质硫转化率为72.6%;之后停止向反应器中加入硝酸盐,在1.80 kg SO₄^2--S m-^-3d^-116 kg COD m^-3d^-1和0.07-0.10mg/L溶解氧的条件下,硫酸盐和COD的去除率分别为97.5%,70.3%,单质硫转化率为58%。分阶段启动模式运行反应器,在1.80 kg SO₄^2--S m-^-3d^-1,16 kg COD m^-3d^-1的条件下,最佳溶解氧范围为0.08-0.10mg/l,硫酸盐和COD去除率分别为81.5%和37%,单质硫转化率为80%;此后向反应器中加入硝酸盐,在1.80 kg SO₄^2--S m-^-3d^-1,0.55 kg NO₃^--N m^-3d^-116 kg COD m^-3d^-1和0.08-0.10mg/L溶解氧的条件下,硫酸盐、硝酸盐和COD的去除率分别为98%,97.1%和72.4%,单质硫转化率为89.8%。通过比较反应器在两种模式下的运行效能,发现分阶段启动碳氮硫共脱除工艺在获得良好的脱硫脱氮效果的同时,更有利于单质硫的生成,充分实现了有机废水的无害化与资源化。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-25
  1.1 含硫含氮有机废水的来源和危害  10
  1.2 含硫废水生物处理技术研究现状  10-14
    1.2.1 硫酸盐废水生物处理研究进展  10-13
    1.2.2 硫化物生物氧化工艺研究进展  13-14
  1.3 含氮废水生物处理技术研究现状  14-18
    1.3.1 短程硝化反硝化  15-16
    1.3.2 同时硝化反硝化  16
    1.3.3 好氧反硝化  16
    1.3.4 限氧自养硝化—反硝化  16-17
    1.3.5 厌氧氨氧化  17-18
  1.4 国内外生物同步脱硫脱氮技术的研究现状  18-23
    1.4.1 自养反硝化研究进展  18-19
    1.4.2 混养反硝化研究进展  19-20
    1.4.3 同步脱硫反硝化工艺的提出  20-21
    1.4.4 一体式碳氮硫同步脱除工艺的提出  21-22
    1.4.5 限氧一体式碳氮硫同步脱除工艺  22-23
  1.5 课题研究的目的及内容  23-25
    1.5.1 课题来源  23
    1.5.2 研究的目的和意义  23
    1.5.3 本课题主要研究内容  23-25
第2章实验材料与方法  25-29
  2.1 实验装置  25-26
  2.2 实验操作方法  26-27
    2.2.1 反应器启动的实验设计  26-27
    2.2.2 实验操作  27
  2.3 分析方法  27-28
  2.4 试验仪器  28-29
第3章溶解氧对直接启动碳氮硫共脱除工艺运行效能的影响  29-44
  3.1 反应器的启动  29-30
    3.1.1 接种污泥的来源  29
    3.1.2 反应器的启动方法及运行参数  29
    3.1.3 反应器启动的运行效能  29-30
  3.2 直接启动碳氮硫共脱除工艺的运行效能分析  30-43
    3.2.1 溶解氧对硫酸盐去除的影响  30-31
    3.2.2 溶解氧对硝酸盐去除的影响  31-33
    3.2.3 溶解氧对出水硫化物及单质硫转化的影响  33-35
    3.2.4 溶解氧对TOC 和COD 去除的影响  35-38
    3.2.5 溶解氧对反应器中生物量的影响  38-39
    3.2.6 反应器运行各阶段的物料平衡分析  39-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章溶解氧对分阶段启动碳氮硫共脱除工艺运行效能的影响  44-64
  4.1 反应器的启动  44-45
    4.1.1 接种污泥的来源  44
    4.1.2 反应器的启动方法及运行参数  44
    4.1.3 反应器启动的运行效能  44-45
  4.2 分阶段启动碳氮硫共脱除工艺的运行效能分析  45-56
    4.2.1 溶解氧对硫酸盐去除的影响  45-47
    4.2.2 溶解氧对硝酸盐去除的影响  47-48
    4.2.3 溶解氧对出水硫化物及单质硫转化的影响  48-50
    4.2.4 溶解氧对TOC 和COD 去除的影响  50-52
    4.2.5 溶解氧对反应器中生物量的影响  52-53
    4.2.6 反应器运行各阶段的物料平衡分析  53-56
  4.3 两种启动模式对一体式工艺运行效能的影响  56-58
  4.4 溶解氧对硫酸盐还原、硫化物氧化和反硝化过程的影响  58-62
    4.4.1 溶解氧对硫酸盐还原过程的影响  59-61
    4.4.2 溶解氧对硫化物降解及末端产物生成的影响  61-62
    4.4.3 溶解氧对反硝化过程的影响  62
  4.5 本章小结  62-64
结论  64-65
参考文献  65-75
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  75-78
致谢  78

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