同时反硝化产甲烷复合床处理焦化废水的启动研究

【摘要】：试验种泥分别取自某焦化厂废水生物处理好氧段污泥和某生活污水厂缺氧段的反硝化污泥。在温度33±1℃下,按照C/NOx-N=10的比例投加氮氧化物,启动上流式厌氧污泥复合床(UBF)处理模拟焦化废水,并实现同时反硝化产甲烷(SDM)。通过对比复合床启动试验,考察好氧污泥和反硝化污泥作为种泥,对SDM复合床启动的影响；用好氧污泥接种,将同一反应器内“反硝化和产甲烷同时实现”与“产甲烷和反硝化顺序实现”,这两种启动方法进行对比,以建立一种SDM复合床快速启动方法。考察与氮循环联系紧密的三个影响因素：氨氮、NOx-N和碱度,并确定最佳投加量。根据启动复合床的运行情况,参考莫诺模型,二阶动力学模型和Stover-Kincannon模型进行SDM复合床的动力学分析。试验得出具体结论如下： 1、采用好氧预挂膜、分批加入好氧种泥或反硝化种泥启动SDM复合床的方法是可行的。 2、接种好氧污泥启动SDM过程中,污泥生长速率快于SDM复合床接种的反硝化污泥或者产甲烷反应接种的好氧污泥,比反硝化种泥提前30d左右率先实现启动,COD去除率可达70%左右。 3、对比同类反应器启动研究,接种好氧污泥后,不论是按照“同时启动”还是“顺序启动”,进行焦化废水SDM复合床的启动,均具有启动速度快、过程稳定、废水处理效果良好等优势。 4、通过“同时启动”和“顺序启动”这两种启动方法,均能在110d后完成启动,进水容积负荷达3kgCOD/(m3·-d), COD去除率达到65%以上,出水硝态氮和亚硝态氮浓度均低于5mg/L。 5、当N03-N和N02-N冲击负荷浓度为150mg/L时,产甲烷污泥的COD去除速率基本相同。投加N03-N的产甲烷污泥中,反硝化中间产物N02-N的浓度呈现先上升后下降的趋势,在1.5h达到最大值12.8mg/L, NO2-N积累率为30.77%,总体COD降解过程与单纯产甲烷过程趋势相似；投加N02-N的甲烷污泥中,NOx-N未出现积累或停滞现象。 6、C/N=30：1是维持SDM较高COD去除率的适宜碳氮比例。COD/Alk=5:1是产甲烷反应经济高效运行的方案,对应的碱度投加量为0.20gCaCO3/gCOD; COD/Alk=7:1是SDM反应经济高效运行的碱度投加方案,对应的碱度投加量为0.14g CaCO3/gCOD。 7、一阶动力学、二阶动力学和Stover-kincannon修正模型应用于SDM复合床的相关系数R2分别为0.17、0.98和0.99。二阶基质去除率常数k2(s)为10.81d-1, Stover-Kincannon修正模型最大去除率常数Umax和饱和度常数KB分别是83.3g/(L·d)和186.23g/(L·d)。因此,二阶动力学和Stover-kincannon模型可以用于SDM复合床的设计。 【关键词】：厌氧复合床 同时产甲烷反硝化 焦化废水 启动
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X784
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 符号说明11-12
• 第一章 引言12-16
• 1.1 焦化废水的危害12
• 1.2 课题提出的依据12-13
• 1.3 课题提出的意义13-16
• 第二章 文献综述16-36
• 2.1 焦化废水处理现状16-29
• 2.1.1 焦化废水水质分析16-20
• 2.1.2 焦化废水处理方法20-25
• 2.1.3 焦化废水生物处理原理25-29
• 2.2 同时反硝化产甲烷(SDM)工艺研究现状及发展趋势29-34
• 2.2.1 SDM理论提出与探讨29-31
• 2.2.2 SDM启动运行与影响因素31-33
• 2.2.3 微生物研究与功能拓展33-34
• 2.3 复合床反应器的应用与特点34-36
• 第三章 试验思路与试验方法36-42
• 3.1 试验思路阐述36
• 3.2 试验装置与参数控制36-39
• 3.2.1 试验装置36-38
• 3.2.2 试验参数控制38-39
• 3.3 废水配制方案39-41
• 3.4 分析项目及检测方法41-42
• 第四章 SDM复合床的启动方法42-56
• 4.1 接种与启动的方法研究42-45
• 4.1.1 接种污泥选择42-43
• 4.1.2 种泥投加方式43-44
• 4.1.3 底物投加方式44-45
• 4.2 实验结果与讨论45-54
• 4.2.1 反应器内生物量变化46-48
• 4.2.2 COD去除率变化48-50
• 4.2.3 产气量变化50
• 4.2.4 pH值变化50-51
• 4.2.5 挥发性脂肪酸变化51-52
• 4.2.6 启动稳定性比较52-54
• 4.3 本章小结54-56
• 第五章 SDM启动的影响因素56-70
• 5.1 氨氮对SDM的影响57-59
• 5.2 NOx-N的影响与恢复59-64
• 5.2.1 NOx-N的冲击影响60-61
• 5.2.2 NOx-N的长期影响61-63
• 5.2.3 NOx-N对产甲烷的活性恢复63-64
• 5.3 碱度对SDM的影响64-67
• 5.3.1 碱度影响pH值变化65-66
• 5.3.2 碱度影响COD去除率变化66-67
• 5.4 本章小结67-70
• 第六章 SDM复合床动力学分析70-80
• 6.1 一阶动力学模型应用70-71
• 6.2 二阶动力学模型应用71-76
• 6.2.1 二阶动力学模型用于污泥区72-73
• 6.2.2 二阶动力学模型用于填料区73-75
• 6.2.3 二阶动力学模型用于整体反应器75-76
• 6.3 Stover-Kincannon推导模型的应用76-78
• 6.4 本章小结78-80
• 第七章 结论、创新点与建议80-82
• 7.1 结论80-81
• 7.2 创新点81
• 7.3 建议81-82
• 参考文献82-92
• 致谢92-94
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文94

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