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SBR法无外加碳源处理垃圾渗滤液深度脱氮

作　者: 朱如龙
导　师: 王淑莹
学　校: 北京工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 垃圾渗滤液 SBR 厌氧氨氧化 内源反硝化 PHB
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


城市垃圾渗滤液是一种有机物成分复杂、氨氮含量高、重金属离子浓度高和营养元素比例严重失调的污水。这些特征限制了生物法在渗滤液处理领域的运用。在生物处理技术中SBR因具有结构简单、操作灵活、污泥沉降性好和耐冲击负荷大等优势而被广泛运用于特种废水的处理。为了考察SBR法处理渗滤液深度脱氮的可行性，探究其脱氮过程机理及其影响因素，本试验以大量的、长期的相关理论和试验分析为基础，依托厌氧氨氧化和内源反硝化新工艺，分别建立了SBR-ASBR、单级脉冲SBR和ASBR-脉冲SBR三套生化系统处理实际垃圾渗滤液。基于处理效果、脱氮机理和影响因素等方面开展研究，获得了以下研究结果：1)不同工艺分别实现了对晚期、中期和早期渗滤液的深度脱氮a) SBR-ASBR生化系统。针对晚期渗滤液低C/N比的水质特性，建立了短程硝化（SBR）联合厌氧氨氧化（ASBR）系统，当TN负荷在1.2kgN·m-3·d-1左右时，出水中的NH+4-N和NO-2-N均保持在3mg·L-1以下，且NO-3-N浓度在60mg·L-1以下，TN的去除率达到了90%以上。此外，提出了ASBR连续进水模式，降低游离亚硝酸的抑制作用。b)单级脉冲SBR系统。针对中期渗滤液C/N比在3-5之间的情况，采用单级好氧系统，在无外加碳源的情况下实现了COD、NH+4-N和TN的高效去除，其中NH+4-N和TN去除率一直在95%和90%以上，出水TN<40mg·L-1。3次等量进水模式降低了游离氨的抑制作用，同时充分利用原水中的有机物作为反硝化碳源。c) ASBR-脉冲SBR系统。针对早期渗滤液C/N比在7-9之间的情况，基于短程硝化反硝化建立了厌氧好氧组合工艺，在进水COD和TN分别为7341-10448mg·L-1和1279-1578mg·L-1时，对COD和TN的去除率分别达到了89%和97%，在不外加碳源的条件下实现深度脱氮。2)分析了处理垃圾渗滤液过程中内源反硝化现象的部分内在机理通过对早期垃圾渗滤液处理系统中的脉冲SBR典型周期进行测验，证实了聚羟基丁酸酯（PHB）和糖原是内源反硝化的主要电子供体，而胞外聚合物并不能被利用。微生物首先利用PHB还原NO-2-N，当PHB枯竭时，糖原继而被用作反硝化内碳源。说明PHB是更易被利用的内碳源。此外，内源反硝化所利用内碳源的种类的变化会引起内源反硝化速率（DNR）由快变慢。最后提出了反硝化聚糖菌存在的假设，其有可能是参与内源反硝化的主要菌种。3)探讨了有关SBR法有机物去除和脱氮性能的影响因素a) NH+4-N浓度对厌氧消化的影响。通过逐步提高厌氧消化ASBR的进水NH+4-N浓度发现NH+4-N会抑制厌氧消化ASBR的COD去除率和甲烷产率。NH+4-N产生的主要抑制是因为其使得产酸菌的发酵类型从乙酸发酵向丙酸发酵转变，同时抑制了产乙酸菌利用丙酸的能力，但是高NH+4-N浓度并没有对产甲烷菌利用乙酸的能力有明显抑制作用。b)进水C/N比对后置反硝化SBR性能的影响。取3个不同进水C/N比考察后置反硝化SBR的运行效果发现高的进水C/N比有利于SBR整体脱氮性能的提高。PHB降解速率是―饥荒期（水体中无可降解有机物）‖同步硝化反硝化（SND）和缺氧段内源反硝化的限速步骤。高进水C/N比能增加微生物体内PHB的含量，所以高进水C/N比促进了好氧段的TN去除率和缺氧段的内源反硝化速率。c)好氧段供氧量对SBR脱氮性能的影响。通过对后置反硝化SBR好氧段提供4个不同的供氧量发现高的供氧量能够保证SBR的脱氮效率。对于好氧段SND，―饥荒期‖SND脱氮率和SND速率在当氧转移速率（KLa）从3.64h-1上升到16.82h-1时呈负相关的关系，但是当KLa从16.82h-1上升到28.17h-1时，两者都呈下降的趋势。对于内源反硝化，好氧段更高的KLa有利于提高缺氧段初PHB含量和PHB的降解系数，从而内源DNR也随之变快。所以促使微生物储存更多的PHB和合理的供氧量管理有利于SBR系统脱氮性能的提高。

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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