沸石悬浮填料生物移动床的亚硝化特性及其恢复策略

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:scotscotscotscot
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
低碳氮比氨氮废水的低碳节能脱氮一直是污水处理领域研究的难点。面对传统脱氮工艺能耗高、碳源投加多、运行成本高的局限性,以亚硝化为核心的新型生物脱氮工艺应运而生。这些工艺将氨氮转化控制在亚硝化阶段,可降低曝气能耗,还能大幅减少温室气体排放。然而,如何实现高效且稳定的亚硝氮累积一直是新型生物脱氮工艺推广应用的难点。本研究研制出一种新型沸石悬浮填料,并与普通陶粒悬浮填料作对比,将其分别用于启动沸石悬浮填料移动床反应器(ZMBBR)和陶粒悬浮填料移动床反应器(CMBBR),探究不同反应器处理氨氮废水的亚硝化性能差异,并针对反应器运行过程中游离亚硝酸盐(FNA)抑制问题、长期低负荷运行亚硝酸盐氧化菌(NOB)积累等问题,提出稳定亚硝化恢复策略,以期为沸石悬浮填料用于实现氨氮废水高效稳定亚硝化提供理论基础。研究结果表明:(1)基于天然沸石对NH4+的吸附解吸作用,ZMBBR内的游离氨(FA)浓度处于较低的水平,更快缓解FA对氨氧化菌(AOB)的抑制实现稳定的亚硝化,ZMBBR和CMBBR分别经过12 d和14 d即成功实现了亚硝化的启动,两个反应器的亚硝氮积累率(NAR)均保持在95%左右。在亚硝化成功启动后,本文重点探究了ZMBBR和CMBBR在不同浓度氨氮条件下的亚硝化性能差异。(2)在高浓度氨氮运行条件下,CMBBR的亚硝态氮产率(NPR)最大值为0.56kg N/(m~3·d),NAR维持在95%左右,当进水NH4+-N浓度为750 mg/L时,AOB受到强烈FA(166 mg/L)抑制导致CMBBR崩溃;而ZMBBR的NPRmax为1.80 kg N/(m~3·d),FNA浓度达到峰值1.96 mg/L后ZMBBR运行效果变差。为保证两个反应器亚硝化长期稳定运行,CMBBR的进水NH4+-N浓度控制在350 mg/L为宜,获得NPRAVG=0.43kg N/(m~3·d)和氨氮去除率(ARE)=82.21%;而ZMBBR的进水NH4+-N浓度不宜超过1050mg/L,获得NPRAVG=1.26 kg N/(m~3·d),ARE=88.85%,均优于CMBBR的亚硝化性能。ZMBBR和CMBBR的优势菌群均为Nitrosomonas,相对丰度分别为17.27%和14.94%,两个反应器均未检测出NOB。(3)在低浓度氨氮运行条件下,由于沸石对NH4+的吸附作用使得ZMBBR的局部形成高FA的抑制,而陶粒没有这种吸附作用调节,其内部的NOB更快适应低FA的抑制并恢复活性,故ZMBBR在亚硝化稳定性与氨氮去除负荷(ARR)上均优于CMBBR。但长期低氨氮浓度运行下ZMBBR的亚硝化稳定性也会被破坏,大大降低了单独利用沸石悬浮填料实现低浓度氨氮废水稳定亚硝化的可行性。ZMBBR中的Nitrosomonas菌属从20.06%下降到13.97%,CMBBR的Nitrosomonas菌属从9.76%下降到2.03%,ZMBBR的AOB相对丰度下降比CMBBR少,而NOB的相对丰度差异不大。(4)随后验证ZMBBR亚硝化性能恢复策略的可行性。针对运行过程出现的FNA抑制问题,尝试采用饥饿恢复法快速缓解FNA对AOB抑制作用,发现短期内ZMBBR的亚硝化性能仅恢复至73.33%。针对长期低负荷运行下NOB积累导致的亚硝化稳定性下降问题,探究了利用H2O2抑制实现ZMBBR亚硝化性能恢复的可行性,发现H2O2对AOB和NOB的抑制程度不同,AOB比NOB更快地恢复活性;H2O2浓度越高,对NOB的抑制作用越彻底,反应器的亚硝氮积累率稳定性越高;同时,H2O2浓度越高对ZMBBR的ARR的影响越大。抑制恢复过程中DO>2.5 mg/L会导致NAR快速下降,说明单独通过H2O2抑制无法恢复ZMBBR亚硝化性能。高通量测序分析结果显示,通过投加H2O2抑制,配合控制ZMBBR内DO<2.5 mg/L,Nitrosomonas的相对丰度从6.43%提高至41.97%,而Nitrolancea则从17.34%下降至2.37%,从微生物群落结构的层次证明了利用H2O2抑制实现ZMBBR亚硝化性能恢复的可行性。
其他文献
民事检察类案监督指向同类案件和同类问题两个维度。在民法典实施背景下,类案监督的功能应当定位于纠错、预防和诉源治理,并通过明确类案监督的判断规则,制定民事检察类案监督指引,构建类案精准监督模型和“质效导向、类案为主、数据赋能”检察大数据平台,完善类案监督考评机制,不断提升民事检察类案监督质效。
期刊
制浆造纸产业是重要的基础产业,纸的生产和消费可以体现一个国家的文明程度。随着技术的进步和发展,现代化的造纸工业逐渐实现高效率、低污染、低能耗,纸张的性能也不断地提升。然而在生产过程中,化学浆中大量半纤维素的流失阻碍了化学浆得率的提高。综纤维素作为一种新类型的纸浆纤维,由于其在纸浆得率和纸张性能上的优势,将有潜力成为一种新型的绿色、高效、优质的化学浆。本文以竹子、桦木为原料,利用过氧乙酸(PAA)法
学位
纤维素是自然界中储量最大且可降解的生物质材料,纳米级的纤维素具有优异的环境友好性和抗甲醇透过性,是一种理想的甲醇燃料电池用质子交换膜材料。但纳米纤维素膜与商业化的质子交换膜产品相比,还存在着质子传导能力低和形态稳定性差等缺陷。而目前报道的提高纳米纤维素质子电导率的方法,一般会引入不可生物降解的基团或化合物,导致这种天然聚合物失去了其生物可降解性的基本优势。胞苷一磷酸、牛磺酸和半胱氨酸中含有磷酸或磺
学位
随着火星探索技术的发展,各国的漫游车陆续成功着陆火星,开启了对火星地表的探索。火星车成本昂贵,难以同时设置多个进行分布式探索,从而降低了信息收集的效率。为提高信息采集效率,可同时布置多个造价低的小型机器人进行探索任务。在探测过程中,机器人的环境感知很大程度上影响了探测任务完成的质量。小型机器人由于体积问题难以携带过多的传感器进行环境感知,同时其缺少足够的算力和存储能力去处理和储存复杂的传感器信息。
学位
由于历史、政治和经济条件方面的相似性,中国与坦桑尼亚的之间缔结了深厚的友好关系。通过变革,两国通过共同的社会主义认同和利益加深了彼此之间的联系。在20世纪60年代和70年代,中国成为坦桑尼亚最亲密的朋友,并在艰难的冷战期间建立了伙伴关系。中国和坦桑尼亚自后殖民时期以来一直保持着密切的外交关系。本文对两国自60年代以来不断演变的关系进行了详细的论述。文本考察了两国之间的经济关系及其在农业、卫生、教育
学位
学位
报纸
中国铁路枢纽城市发展研究郭予庆,霍得立,郭小敏铁路是我国运输体系的主干,它作为国民经济的先导和支柱行业,成为经济增长所依赖的基础结构和基础环境。铁路枢纽是铁路运输网的心脏,它对保障铁路运输网的畅通运行起着关键作用。在铁路枢纽的强大带动和刺激下,铁路十...
期刊
在需求可拆分的车辆路径问题(Split Delivery Vehicle Routing Problem,SDVRP)中,一个客户的需求可以由多辆车来满足,其目标是用同一车队以最小的总运输成本来满足所有客户的需求。其解空间远远大于经典的带容量约束的车辆路径问题。在本研究中,我们观察到一个等价关系,它将SDVRP的解空间划分为许多等价类,每个等价类可以由一个二维表形式的“路径表”和一个基于一系列树结
学位
抗生素传感器是指利用抗生素作用物质与信号输入-输出装置共同作用,实现对抗生素含量测量的传感器。抗生素的含量通常反映水文环境中细菌的耐药性增长水平。水文环境中过量抗生素的存在将导致细菌对生命体的生存产生日益严重的威胁。因此,水文环境中抗生素的检测对生命体生存预警以及疾病预防具有重要意义。近年来报道了多种检测水文环境中抗生素的方法,然而这些方法通常都伴随着各种缺陷,例如检出限差,线性检测范围小或需要特
学位