单级全程自养脱氮推流式反应器处理生活污水的研究.pdf

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1、硕士学位论文单级全程自养脱氮推流式反应器处理生活污水的研究STUDYONDOMESTICWASTEWATERTREATMENTSUSINGAONE-STAGEPLUG-FLOWDEAMMONIFICATIONREACTOR彭正阳哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：X703.1学校代码：10213国际图书分类号：628.3密级：公开工学硕士学位论文单级全程自养脱氮推流式反应器处理生活污水的研究硕士研究生：彭正阳导师：高大文教授申请学位：工学硕士学科：环境科学与工程所在单位：环境学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工

2、业大学ClassifiedIndex:X703.1U.D.C:628.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONDOMESTICWASTEWATERTREATMENTSUSINGAONE-STAGEPLUG-FLOWDEAMMONIFICATIONREACTORCandidate：PENGZhengyangSupervisor：Prof.GAODawenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Enviro

3、nmentalScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofEnvironmentDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要全程自养脱氮工艺是一项具有广阔前景的技术，有望使得城市污水处理厂更接近于能源自给自足。然而，相比于已获得较为广泛应用的测流全程自养脱氮工艺，主流全程自养脱氮工艺仍存在很多问题，使得该工艺难以维持稳定运行。由于亚硝酸盐氧化菌（N

4、OB）抑制困难，部分亚硝化过程在长期运行过程中无法维持稳定，制约着全程自养脱氮工艺在城市污水处理中的应用。此外，许多现有的城市污水处理厂采用A/O、A2/O等工艺，拥有大量推流式反应设施，因此，若能对这些现有的推流式反应器进行简单改造即可获得适宜于全程自养脱氮工艺的反应器，将在城市污水处理厂的升级改造中节省大量资金，具有可观的经济价值。本研究采用一个参照A/O反应器设计的推流式反应器，填充固定载体，采用全程自养脱氮工艺，命名为单级全程自养脱氮推流式固定床生物膜反应器。本研究探究了这一新型主流全程自养脱氮反应器的启动与稳定运行策略；并

5、对稳定运行时反应器内不同位置微生物群落结构进行分析，探究主流全程自养脱氮维持稳定运行的微生物学原理；最后通过处理经高负荷活性污泥反应器预处理的实际生活污水，考察主流全程自养脱氮系统在实际污水处理中的运行效能。经过110天的运行，单级推流式全程自养脱氮系统启动成功，在第110天获得了98.8%的NH+4-N去除率和90.6%的TN去除率，同时NRR达到了124.6gN/(m3·d)。通过对反应器运行效能和调整措施的分析发现，较高的温度（30℃）、较少进水COD浓度（70mg/L）、间歇曝气、反应器内剩余氨、低溶解氧浓度以及基于出水氮浓

6、度的曝气总量控制等因素共同实现并维持了推流式全程自养脱氮系统的稳定运行，NOB得到了抑制。进一步研究发现，系统的运行效能受曝气量控制的稳定性影响，由于不够稳定的曝气量控制，使得稳定阶段后半段（185d-224d）的NH+4-N去除率和TN去除率分别在86.8%-100%和76.4%-91.6%之间波动。通过考察推流式全程自养脱氮系统不同推流距离处微生物群落结构，发现变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）在反应器前端具有最大丰度，而浮霉菌门（Planctom

7、ycetes）、变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和未培养门OD1在反应器末端具有最大丰度。反应器中厌氧氨氧化菌包括CandidatusJettenia和CandidatusBrocadia，其中CandidatusJettenia是主要的厌氧氨氧化菌，但CandidatusBrocadia随推流距离延长丰度逐渐升高。系统内AOB只有亚硝化单胞菌（Nitrosomonadaceae），在反应器所有位置丰度均不高，特别是在反应器前端丰度极低，沉淀污泥样品和生-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

8、物膜样品中分别只有0.27%和0.15%。系统内NOB都属于硝化螺菌属（Nitrospira），主要存在于生物膜中，在反应器前端丰度极低（0.05%），但随推流距离延长丰度逐渐升高，在反应器末端具有较大丰度（7.3%）。因此，研究结果