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铁碳微电解工艺对低c/n比农村生活污水氮磷去除研究

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铁碳微电解工艺对低C/N比农村生活污水氮磷去除研究

作者：梁小芳广西大学

学位级别：硕士

农村水环境治理是乡村振兴的重要内容之一,农村水环境中的氮、磷污染逐渐受到人们关注。高效的脱氮除磷水处理技术是我国城市、农村水环境发展步伐中的重要需求。农村生活污水c/n 比低,成分复杂、排放量小而分散,难以进行传统意义上的... 详细信息

农村水环境治理是乡村振兴的重要内容之一,农村水环境中的氮、磷污染逐渐受到人们关注。高效的脱氮除磷水处理技术是我国城市、农村水环境发展步伐中的重要需求。农村生活污水c/n 比低,成分复杂、排放量小而分散,难以进行传统意义上的生物脱氮,导致总氮(Tn)去除效果不佳。因此低c/n 比农村生活污水的高效脱氮除磷已成为我国目前农村水环境治理领域的技术挑战,开展农村污水处理技术工艺研发实践对于解决农村水环境问题具有重要的研究价值。本研究主要针对低c/n 比农村生活污水脱氮除磷难的实际,建立了实验室规模的铁碳微电解系统(Ic-ME)来强化低c/n 比的生活污水脱氮除磷效果。首先考察了铁碳质量比、进水pH和原水水质在Ic-ME系统中对脱氮除磷效果影响;然后通过搭建Ic-ME工艺,在无接种污泥情况下启动反应器,探究了水力停留时间(HRT)和c/n 比对该工艺的影响,优化了系统运行参数并连续稳定运行;最后深入分析了 Ic-ME系统的微生物群落,探究了装置内部的微生物群落结构与污染物之间的耦联关系并对其脱氮除磷机理进行探讨。研究结果表明:(1)Ic-ME体系对模拟农村生活污水脱氮除磷效果良好。在铁碳质量比为1:3,c/n 比为3,pH为7.0条件下,nH4+-n、nO3--n的去除率分别达到77.69%和81.77%,总磷(TP)去除率可达到100%,且nO2--n出水浓度始终低于0.5 mg/L。(2)在pH为7.0±0.1时,Ic-ME工艺脱氮除磷的最佳HRT为4h;在c/n 比为1.9-4.4时,nH4+-n、nO3--n、Tn和TP的平均去除率分别为80.54%、96.42%、83.10%和92.93%。Ic-ME工艺系统在长期稳定运行期间,出水的各项指标达到广西《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB45/2413—2021)一级排放标准要求。(3)在Ic-ME填料中细菌群落结构的明显优化,Bacteroidetes、chloroflexi和Firmicutes在Ic-ME系统中的丰度显著高于活性炭(Ac)系统。Ic-ME工艺对低c/n 比农村生活污水的氮磷去除有很大的潜力。(4)Ic-ME系统为反硝化提供电子,进一步促进反硝化过程,能够有效的将低c/n 比农村生活污水中的氮去除;铁腐蚀形成的Fe2+、Fe3+与水中OH-结合形成Fe(OH)3/Fe(OH)2胶体从而可以吸附和絮凝有机磷,同时部分Fe2+和Fe3+与P043-反应生成磷酸盐沉淀,达到高效除磷。

关键词：低c/n比农村生活污水脱氮除磷铁碳微电解微生物群落

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低c/n比条件下高效生物脱氮策略分析

环境科学学报 2009年第2期29卷 225-230页

作者：彭永臻马斌哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨150090 北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100022

针对低c/n比污水传统生物脱氮碳源不足、脱氮效率不高,提出从充分利用碳源和减少生物脱氮碳源需求量两个方面,来实现高效生物脱氮.在充分利用碳源方面,介绍了好氧缺氧分段进水工艺、脉冲式SBR工艺等改进型生物脱氮工艺;在减少生物脱氮... 详细信息

针对低c/n比污水传统生物脱氮碳源不足、脱氮效率不高,提出从充分利用碳源和减少生物脱氮碳源需求量两个方面,来实现高效生物脱氮.在充分利用碳源方面,介绍了好氧缺氧分段进水工艺、脉冲式SBR工艺等改进型生物脱氮工艺;在减少生物脱氮碳源需求量方面,介绍了短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、完全自养脱氮等新型生物脱氮技术.并对这些技术和工艺的原理、优势、存在的问题以及应用情况进行了简要的分析.

关键词：低c/n比高效脱氮改进型生物脱氮工艺新型生物脱氮技术

升流式微氧生物膜反应器处理高氨氮低c/n比养猪废水的效能

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化工学报 2016年第9期67卷 3895-3901页

作者：王成孟佳李玖龄李建政赵贞哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

针对高氨氮低c/n比干清粪养猪废水处理面临的脱氮问题,制作并运行了一种升流式微氧生物膜反应器(UMBR),考察了废水水质和由出水回流比调控的溶解氧(DO)对系统处理效能的影响。结果表明,将系统内DO控制在0.23~0.70 mg·L^(-1)范围,不会对... 详细信息

针对高氨氮低c/n比干清粪养猪废水处理面临的脱氮问题,制作并运行了一种升流式微氧生物膜反应器(UMBR),考察了废水水质和由出水回流比调控的溶解氧(DO)对系统处理效能的影响。结果表明,将系统内DO控制在0.23~0.70 mg·L^(-1)范围,不会对UMBR的cOD去除率造成不良影响,而且能够保证nH^+_4-n的氧化效能。但DO为0.70 mg·L^(-1)的微氧环境,会抑制厌氧氨氧化作用,降低系统的Tn去除效能。在HRT 8 h、27℃和DO 0.40 mg·L^(-1)的条件下,UMBR对nH^+_4-n和Tn的去除负荷平均可达0.94和0.91 kg·m^(-3)·d^(-1),cOD去除负荷也能达到0.60 kg·m^(-3)·d^(-1)左右。分析认为,填料的布设及生物膜的着生,不仅保证了UMBR的微生物持有量,而且可为化能自养菌群、氨氮氧化菌群、自养反硝化菌群和异养反硝化菌群等微生物类群创造各自适宜的微环境,是系统保持污染物高效去除的生物学基础。

关键词：养猪废水氨氮总氮低c/n比微氧生物膜脱氮

木质填料床A/O系统处理低c/n比养猪废水的效能与脱氮机制

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化工学报 2015年第11期66卷 4661-4668页

作者：谢荣赵博玮李建政邓凯文哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

针对干清粪式养猪废水4nH+浓度高和低c/n比的特点构建了四格室木质填料床A/O处理系统,通过调控运行探讨其除氮效能和机制。结果表明,在HRT 18.7 h、32℃、硝化液回流比200%、好氧区DO 1.5 mg·L-1等条件下,即便进水4nH+高达307.7 mg·L-... 详细信息

针对干清粪式养猪废水4nH+浓度高和低c/n比的特点构建了四格室木质填料床A/O处理系统,通过调控运行探讨其除氮效能和机制。结果表明,在HRT 18.7 h、32℃、硝化液回流比200%、好氧区DO 1.5 mg·L-1等条件下,即便进水4nH+高达307.7 mg·L-1,cOD/Tn平均为0.47,系统对cOD、4nH+和Tn的去除率仍能维持在66.5%、93.6%和89.0%左右,Tn去除负荷达到0.22 kg·m-3·d-1以上。系统对cOD和Tn的去除表现出一定的空间分区特征,其中前三厌氧格室是去除cOD主要功能区,末端好氧格室是脱氮功能区。系统的脱氮机制以短程硝化反硝化为主,枯木填料的腐解为反硝化提供了必要的碳源。

关键词：养猪废水低c/n比固定床厌氧曝气脱氮碳源短程硝化

部分短程硝化SBR实现低c/n比生活污水碳源的充分利用

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化工学报 2016年第11期67卷 4825-4836页

作者：赵梦月王博郭媛媛彭永臻北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124

为实现低c/n比生活污水中碳源的充分利用,以部分短程硝化SBR为研究对象,通过减少进水输入碳源的量和增加反硝化利用碳源的量两方面来提高碳源利用率(反硝化利用碳源的量与总进水碳源的量的比值),分别考察了进水量、排水比、曝气时间、... 详细信息

为实现低c/n比生活污水中碳源的充分利用,以部分短程硝化SBR为研究对象,通过减少进水输入碳源的量和增加反硝化利用碳源的量两方面来提高碳源利用率(反硝化利用碳源的量与总进水碳源的量的比值),分别考察了进水量、排水比、曝气时间、沉淀时间、曝气后搅拌时间对碳源利用率的影响。结果表明,排水比由50%变为35%,碳源利用率由15.1%提高到24.8%;曝气时间由2 h增加到2.25 h,碳源利用率由24.8%提高到27.5%;曝气后增加1.5 h的搅拌过程,碳源利用率又提高了3.8%,此时出水的亚硝态氮积累率(nAR)为94.8%,2 4nO-n/nH-n-+为1.7,表明了系统稳定的短程硝化效果,且能为同步厌氧氨氧化-反硝化(SAD)工艺提供更适宜的进水。通过调节以上运行参数,部分短程硝化SBR对于低c/n比生活污水的碳源利用率得以提升,节省了后期曝气去除有机物的能耗,进而削弱好氧异养菌的生长,有效避免好氧异养菌过度增殖对氨氧化菌(AOB)的冲击,维持系统稳定的短程硝化效果。

关键词：部分短程硝化低c/n比生活污水曝气沉淀排水碳源利用率

低c/n比污水反硝化过程中亚硝态氮累积特性研究

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环境污染与防治 2016年第12期38卷 72-77页

作者：李玲玲刘晓萍杨兆雪青岛科技大学环境与安全工程学院山东青岛266042

以乙酸钠为碳源,采用序批实验研究低c/n比污水在不同温度反硝化过程中的亚硝态氮累积规律。研究结果表明,不同温度下低c/n比污水均能在反硝化过程中累积亚硝态氮。在同一温度下,随着初始c/n比增加,亚硝态氮最大累积率随之增加,温度为15... 详细信息

以乙酸钠为碳源,采用序批实验研究低c/n比污水在不同温度反硝化过程中的亚硝态氮累积规律。研究结果表明,不同温度下低c/n比污水均能在反硝化过程中累积亚硝态氮。在同一温度下,随着初始c/n比增加,亚硝态氮最大累积率随之增加,温度为15℃时亚硝态氮最大累积率增幅最大,c/n比为1.03时,亚硝态氮最大累积率仅为18.8%,而c/n比为4.16时,亚硝态氮最大累积率高达83.9%;在同一水平的c/n比下,随着温度升高,亚硝态氮最大累积率也随之呈增加的趋势;当c/n比为1左右,温度从15℃上升到25℃时,亚硝态氮最大累积率从18.8%上升到51.7%;在较高温度、较高c/n比下,反应初期由于乙酸钠具有一定弱碱性导致系统pH迅速上升,随着硝态氮逐渐还原成亚硝态氮,乙酸钠被分解成cO_2,pH逐渐下降,待硝酸盐完全去除,进一步发生亚硝态氮还原,系统pH再次上升。

关键词：温度低c/n比亚硝态氮累积 pH

WFSI处理低c/n比养猪废水的效果及脱氮机制

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中国环境科学 2016年第1期36卷 87-91页

作者：邓凯文李建政赵博玮哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

为有效处理高氨氮、低c/n比养猪废水,采用在土壤中布设木条形成木质框架的方法构建木质框架土壤渗滤系统(WFSI),并通过调控运行探讨其对化学需氧量(cOD)、氨氮(nH4+-n)、总氮(Tn)的处理效果.研究表明,对于cOD、nH4+-n和Tn分别为160-359... 详细信息

为有效处理高氨氮、低c/n比养猪废水,采用在土壤中布设木条形成木质框架的方法构建木质框架土壤渗滤系统(WFSI),并通过调控运行探讨其对化学需氧量(cOD)、氨氮(nH4+-n)、总氮(Tn)的处理效果.研究表明,对于cOD、nH4+-n和Tn分别为160-359、253-298和317-374mg/L的养猪废水,在(25±1)℃和表面水力负荷为0.2m3/m2·d条件下,系统可在30d启动成功并达到稳定运行,其cOD、nH4+-n和Tn去除率分别达到61.7%、85%和36.3%左右.分析表明,WFSI中同时存在异养反硝化和厌氧氨氧化等多种生物脱氮机制,其中厌氧氨氧化的脱氮贡献可达去除总氮的42.3%以上.

关键词：养猪废水氨氮低c/n比土壤渗滤系统脱氮

同步硝化反硝化SBBR处理低c/n比生活污水的启动与稳定运行

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化工学报 2016年第11期67卷 4817-4824页

作者：张建华彭永臻张淼孙雅雯王淑莹王聪北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124

以低c/n比实际生活污水为处理对象,聚氨酯海绵填料为生物载体(填料填充率25%),采用逐步提高氮负荷的方式,在较短的时间内(98 d)成功启动了同步硝化反硝化(simultaneous nitrification and denitrification,SnD)的序批式生物膜反应器(seq... 详细信息

以低c/n比实际生活污水为处理对象,聚氨酯海绵填料为生物载体(填料填充率25%),采用逐步提高氮负荷的方式,在较短的时间内(98 d)成功启动了同步硝化反硝化(simultaneous nitrification and denitrification,SnD)的序批式生物膜反应器(sequencing batch biofilm reactor,SBBR)。实时定量PcR(real-time qualitative polymerase chain reaction,real-time q PcR)结果表明系统内硝化菌得到富集。在稳定运行期间,系统对有机物及氮的去除效果良好,平均出水cOD、4nH-n+、Tn分别为38.28 mg·L-1、1.23 mg·L-1、8.23 mg·L-1。微生物将大部分碳源以聚羟基脂肪酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate,PHA)的形式储存至体内,系统内3nO-n-的去除主要通过内源反硝化作用,且反硝化过程基本无2nO-n-积累,平均SnD率为70.57%,Tn去除率高达82.95%。由于硝化反应和反硝化反应在同一反应器内同时进行,反硝化过程产生的碱度可补充硝化过程消耗的碱度,维持系统内p H的相对稳定。此外,可以通过DO和p H的变化判断SnD的进行状态,有效地控制反应时间,节省动力消耗。

关键词：低c/n比 SnD 生物膜 real-time q PcR PHA

低c/n比污水生物脱氮所需外加碳源量的确定

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环境科学研究 2003年第5期16卷 37-40页

作者：金春姬佘宗莲高京淑成乐昌金秀生中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266003 韩国东亚大学校

利用中试规模实验装置,探讨了现有活性污泥工艺改造成间歇曝气生物脱氮工艺的实践中,碳氮比(c n)对废水生物脱氮效率、脱氮反应速度的影响,分析了脱氮容量,确定了所需外加碳源量。

关键词：生物脱氮低c/n比间歇曝气外加碳源废水处理