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短程硝化和化学氧化用于高浓度氨氮废水氮回收的初步研究

作　者: 田猛
导　师: 陈文兵
学　校: 山东建筑大学
专　业: 市政工程
关键词: 短程硝化 臭氧氧化 氮回收 SBR工艺 高浓度氨氮废水
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


目前随着工业经济的日益发展,水体中氮污染状况日益严峻,符合减量、再用、循环的可持续发展理念的氮回收处理工艺的研究和开发具有重要的意义。本文针对高氨氮废水中氮的回收利用问题,采用短程硝化转化废水中的氨氮,并使用臭氧氧化工艺对短程硝化出水进行氧化,将废水中的高浓度氨氮回收为有用的工业原料或农业肥料,最终回收废水中的氮。试验研究涉及SBR工艺短程硝化的快速启动与运行控制、曝气量和污泥龄对短程硝化过程的影响、短程硝化出水的控制及臭氧氧化等内容,试验研究结果如下：1.启动过程中控制SBR反应器中水温为30℃,曝气量为0.11m3/h,逐步提升配水氨氮浓度,经过31d实现了氨氮去除率达到90%、亚硝酸氮积累率90%以上的短程硝化反应,成功完成SBR短程硝化启动过程。在短程硝化运行过程中,将pH值、DO和OUR作为运行指示参数实时监控短程硝化运行,稳定控制SBR工艺的短程硝化过程。2.12d的污泥龄条件之下,0.14m3/h的曝气量比0.18m3/h曝气量的状态下具有更高的亚硝酸积累率,但氨氮去除率有所降低。并且相比于0.14m3/h的曝气量,0.18m3/h曝气量的状态下,ka和kb得到提升,加速了NH4+-N的氧化过程。污泥龄的增加,可使ka和kb大幅下降,而kc有所升高,表现出系统内亚硝酸生成量和积累率的减少,反应向着全程硝化的方向进行,因此污泥龄的增加不利于短程硝化的稳定维持。3.运行过程中维持氨氮比消耗速率最大化的状态为SRT12d,曝气量0.18m3/h,亚硝酸积累率达到89%,ka为43.6×10-3·mgNH4+-N·h-1·mgMLSS-1。4.推导并验证了短程硝化所需反应时间计算公式：t=a·b·η·C0/MLSS·ka。以获取NO2--N：NH4+-N为1：1左右的短程硝化出水。5.短程硝化出水臭氧氧化过程中,氨氮浓度基本保持不变,亚硝酸氮被迅速氧化为硝酸氮。臭氧投加量越大,亚硝酸氮的氧化速度越快,臭氧投加量为2.0g/h时,亚硝酸氧化速率为74mg NO2--N/h,且臭氧投加量越大,氧化过程中总氮损失越小；高碳酸氢盐浓度造成高浓度的分子臭氧,促进了反应速率的增加。6.短程硝化出水臭氧氧化的最终产物为NH4NO3溶液,可经进一步处理获得NH4NO3结晶或浓缩液回用于工农业生产。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-21
  1.1 氨氮废水中氮的排放及危害  11-12
  1.2 氨氮废水处理技术现状及分析  12-19
    1.2.1 废水的物理化学脱氮方法  12-14
    1.2.2 生物脱氮技术及其发展  14-19
  1.3 研究目的、意义与内容  19-21
    1.3.1 研究目的与意义  19-20
    1.3.2 研究内容  20-21
第2章 试验分析方法与方案  21-27
  2.1 试验研究装置与流程  21-23
    2.1.1 短程硝化试验装置  21
    2.1.2 短程硝化反应器的运行流程  21-22
    2.1.3 臭氧氧化试验装置  22-23
  2.2 试验用水、接种污泥及测试方法  23-26
    2.2.1 试验用水与接种污泥  23
    2.2.2 短程硝化中的项目测定  23-24
    2.2.3 OUR的测定  24-25
    2.2.4 气相臭氧浓度的测定  25-26
  2.3 试验运行方案  26-27
    2.3.1 短程硝化启动及运行试验方案  26
    2.3.2 臭氧氧化试验方案  26-27
第3章 SBR工艺短程硝化的快速启动  27-39
  3.1 短程硝化启动控制参数分析  27-29
    3.1.1 pH  27
    3.1.2 C/N比  27-28
    3.1.3 DO  28
    3.1.4 温度  28
    3.1.5 FA  28-29
    3.1.6 短程硝化启动方案  29
  3.2 短程硝化启动过程运行效果分析  29-33
    3.2.1 短程硝化的启动过程  29-31
    3.2.2 短程硝化启动过程运行指示参数分析  31-33
  3.3 启动过程中单周期内运行情况  33-35
  3.4 启动过程短程硝化反应速率分析  35-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章 曝气量和污泥龄对短程硝化的影响  39-48
  4.1 曝气量对SBR短程硝化的影响  39-43
    4.1.1 曝气量对氨氮去除和亚硝酸积累的影响  39-40
    4.1.2 曝气量对短程硝化反应速率的影响  40-43
  4.2 污泥龄对SBR短程硝化的影响  43-46
    4.2.1 污泥龄对氨氮去除和亚硝酸积累的影响  43-44
    4.2.2 污泥龄对短程硝化反应速率的影响  44-46
    4.2.3 污泥龄对氨氮负荷和SVI的影响  46
  4.3 本章小结  46-48
第5章 短程硝化出水的臭氧氧化  48-60
  5.1 臭氧性质及应用  48-51
    5.1.1 臭氧的物理化学性质  48-49
    5.1.2 臭氧的氧化机理  49-50
    5.1.3 臭氧在污水处理中的应用  50-51
  5.2 SBR工艺短程硝化出水的控制  51-52
  5.3 短程硝化出水的臭氧氧化试验结果分析  52-58
    5.3.1 不同臭氧投加量下的氧化效果  52-56
    5.3.2 不同碱度条件下氧化效果分析  56-57
    5.3.3 臭氧氧化过程中pH的变化  57
    5.3.4 臭氧利用率  57-58
  5.4 氮回收技术可行性分析  58-59
  5.5 本章小结  59-60
第6章 结论及建议  60-62
  6.1 结论  60-61
  6.2 问题与建议  61-62
参考文献  62-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况  69

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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 > 技术方法
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