短程生物脱氮和反硝化除磷的基础研究_李勇智

解惊研究生论文摘要·湿地系统污水深度净化效能研究研究生:李也奇导师:祁佩时(哈尔滨工业大学市政环境工程学院150090)长期以来,自然湿地的水质净化功能和由此演变而来的人工湿地污水处理系统是研究的热点。但由于其水质净化机理复杂、运行数据不充分,人们对其处理效果和运行状态的稳定性还处于探索中。而用湿地系统对城市污水处理厂二级处理后的出水进行深度净化,国内尚无先例。本文将针对北京市的气候条件,研究两种湿地系统用于深度净化时在不同的水力负荷下所能达到的净化效果及其在不同季节的运行模式,该成果对于湿地系统深度净化污水的规划和设计来说,具有很高的实用价值。本文通过大量的资料调研,对湿地系统的基本概念、特点、功能、类型和发展历史等进行了系统的阐述;对各种污染物的去除机理逐一进行了论述;通过大量的文献数据获得了以北美、英国、捷克、丹麦等地区几百个人工湿地为数据源的一级动力学模型和回归等式。根据纬度相同气候条件相似的原理筛选出了数据源纬度与北京地区一致、样本数量多、适用于深度处理的一级动力学模型和回归等式,再通过理论分析对一级动力学模型参数进行修正,最终应用于两种湿地系统年平均处理效果和处理效果年变化模式的预测,并通过类比试验研究对预测结果进行了验证,得出了具有很大实用价值的结论。本文还介绍了现行的各类污水回用水质标准,并提出了生活杂用水和景观水体补水的污水回用水质建议标准。根据以上标准,结合上述所得预测结果,探讨了湿地系统深度净化后的出水可能的回用途径。湿地系统的建造和运行费用低,深度净化处理效果优于常规基本深度处理单元,又有一定的景观效果和很高的生态效益,人们对生态的日益关注为其大面积推广应用提供了契机。本文的研究结果也表明了湿地系统在污水深度净化方面有着广阔的应用前景。〔关键词]湿地系统,深度净化,一级动力学模型,污水回用。(答辩时J司:2003年12月)短程生物脱氮和反硝化除磷的基础研究研究生:李勇智导师:彭永臻(哈尔滨工业大学市政环境工程学院15090)本文采用SBR反应器,以制药废水为处理对象,针对制药废水高氨氮、高pH和高碱度的特点,充分利用废水中高浓度游离氨对硝酸菌的抑制作用,分别采用两种方法在常温下成功实现短程硝化反硝化。一种是在高温(27士l℃)环境下利用废水中高浓度游离氨对硝酸菌活性的抑制对活性污泥进行驯化。依靠制药废水中的高浓度游离氨就足以抑制其活性,阻止其数量的增长,硝化过程亚硝化率在95哄,以上。另一种先使活性污泥在低溶解氧浓度(0.8mg/l_左右)条件进行驯化。在亚硝酸盐达到稳定高效积累之后解除溶解氧浓度的限制,恢复到正常曝气条件下运行试验详细研究了制药废水短程硝化反硝化过程中研)、pH和ORP的变化规律。在硝化过程中,IX〕缓慢下降,()RP缓慢上升。当氨氮氧化过程结束时,】汉)出现跃升,ORP卜升速率加快。pH在硝化过程中一直下降,硝化结束时上升,在pH曲线上出现一个谷点。反硝化过程中pH不断且升,oRP则不断下降。反硝化过程结束时pH变化不大,oRI,则大幅下降出现“膝点”。利用l)们、pH和ORP各个特征点的出现,可以准确判断有机物去除过程,硝化及反硝化过程的结束,从而以此为基础实现对制药废水短程硝化反硝化过程的在线模糊控制。对缺氧环境下的反硝化除磷过程的研究有重要的现实意义。本文采用BSR反应器以模拟合成废水为处理对象,研究了反硝化聚磷菌的选择和富集以及反硝化除磷过程的各种影响因素。研究发现反硝化聚磷菌存在犷传统的以厌氧一好氧交替运行的强化生物除磷体系中。缺氧环境同时存在有机物和硝酸盐不利于反硝化聚磷菌的生长和磷的吸收。经过选择和富集,活性污泥体系中反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的比例从15.5%上升到73%。稳定运行的厌氧一缺氧反硝化生物除磷体系具有良好的反硝化脱氮和除磷性能,反硝化脱氮量与反硝化吸磷量成良好的线性关系。本试验采用BSR反应器和模拟合成废水详细研究了以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷过程及其影响因素。通过驯化后的活性污泥在缺氧反应开始时亚硝酸盐浓度即使达到34.42mgI/,反硝化吸磷和脱氮仍然可以顺利进行缺氧环境的pH和亚硝酸盐的初始浓度对以硝化除磷过程有重要影响。当pH为7和6.5时,反硝化聚磷菌的活性受到严重抑制。这种抑制作用是长期的,即使在以氧气作为电子受体时吸磷速率也非常小。试验发现,硝酸盐是比亚硝酸盐更适合的反硝化除磷过程的电子受体。单位硝酸盐反硝化吸磷量为0.90mgP/mgN,单位亚硝酸盐反硝化吸磷量为0.71mgP/mgN。试验采用生活污水和AZN一SBR工艺对反硝化除磷过程进行了研究。在进水cOD325mg/L,P9.1mgl/,NH;-N65m创I一的条件下,出水NH:一N和P分别为3,3mg八-和0.17mg/L,N和P的去除率分别为95%和98%。进水c/N比对A“