同时消化反硝化论文_邹瑜

导读:本文包含了同时消化反硝化论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:藻类,污泥,污水处理,消化液,论文,生物反应器,厌氧氨。

同时消化反硝化论文文献综述

邹瑜^[1]（2019）在《同时亚硝化/厌氧氨氧化/反硝化（SNAD）—藻类耦合工艺处理污泥消化液及强化产能技术研究》一文中研究指出近年来,国内外把能量中和(Energy neutral)或能量盈余(Energy positive)作为未来污水处理的重要指标。其主要思路是通过回收污水中的有机碳源(COD),将其转化为甲烷后结合低能耗技术进行生物脱氮。亚硝化/厌氧氨氧化/反硝化(SNAD)-固定生物膜/活性污泥(IFAS)工艺具有同时脱氮除碳、占地面积小和工艺流程简明等优势,被列为未来污水生物脱氮的重要工艺。本文研究目的是通过发展一项瘤胃液预处理藻类厌氧发酵结合SNAD-光生物反应器(PBR)耦合工艺处理污泥消化液强化产能技术,旨在实现生物脱氮除碳除磷的同时降低能耗,利用瘤胃液预处理及与消化污泥共发酵藻类与剩余污泥回收有机碳能的同时增加产能,为能量自给污水处理提供一种新思路和新工艺。首先,本研究以藻类培养过程中的生长代谢特性为立足点,考察了藻类PBR处理实际污泥消化液过程中不同影响条件对藻类氮磷去除率的影响。通过Box-Behnken Design(BBD)响应曲面法优化结果表明磷浓度为40 mg/L,CO2曝气浓度为2.6%,光强11847 lx条件下NH4+-N最大去除率的预测值为29.9%。进一步通过Central Composite Rotatable Design(CCRD)响应曲面法优化,结果表明光强为11220 lx,CO2曝气浓度为4.44%条件下NH4+-N去除率的预测值为18.6%。在最优条件下不同初始NH4+-N浓度对NH4/-N去除率影响呈正相关关系,NH4+-N去除效率的动力学常数及饱和系数分别为0.72 d-1和-7.65 mg/L。以稀释后的实际污泥消化液作为进水,藻类PBR运行最佳HRT为4 d,收获间隔为2d。在最佳条件下TN去除率和去除负荷分别保持在68.7-71.8%和27.8-38.2 mg/L·d,总磷去除率以及去除负荷分别为72.5-82.8%和3.9-5.2 mg/L-d。其次,在藻类PBR基础上启动运行SNAD-PBR耦合工艺并对其长期运行效果进行了研究。在最佳条件(HRT为1+4 d时,进水NH4+-N浓度为400 mg/L以及回流比为1:3)下SNAD-PBR工艺对TN、TP及COD的最大去除率分别达到90.2%、100.0%及70.5%。当回流比为1:3时,较低的C/N和较高的氮磷去除率表明此时反应器内厌氧氨氧化细菌的活性不会被异养反硝化菌所抑制。在SNAD-PBR耦合工艺中,SEM和FISH结果表明亚硝化细菌、厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌存在于SNAD系统内。菌群特性活性分析结果表明亚硝化过程主要发生在悬浮污泥中,厌氧氨氧化与反硝化过程主要发生在生物膜上。高通量测序分析结果表明引入回流系统后新环境更适合于Candidatus Brocadia,在SNAD-PBR工艺中可能存在两种不同的脱氮途径,即生物膜上的脱氮过程主要由Candidatus Kenenni 和Denitratisoma完成,而悬浮污泥中的脱氮过程则由Nitrosomonas、Nitrospira、Candidatus Brocadia和Denitratisoma共同完成。针对绿藻细胞壁结构中主要成分纤维素的存在导致厌氧发酵产甲烷能力不足的问题,本研究通过批次实验探究了瘤胃液预处理及与厌氧消化污泥共发酵手段对藻类厌氧发酵性能的影响。结果表明,瘤胃液的引入提高了藻类厌氧发酵的水解率但过高的瘤胃液接种比会抑制乙酸及丙酸的消耗。与厌氧消化污泥单独发酵相比,瘤胃液预处理和共发酵手段都提高了藻类厌氧发酵的生化产甲烷潜力。此外,在预处理时间48 h,接种比10%(w/v)条件下累计产甲烷量达到最高,动力学参数k与BO值分别为0.44和130.1 L CH4/kg VS。微生物群落分析表明,随着瘤胃液预处理时间增加产酸菌属Ruminococcaceae与产甲烷菌属Methanobrevbacter相对丰度先增加后逐渐降低,表明过长的预处理时间反而会抑制菌群内活性。除此之外,瘤胃液不仅可以通过预处理手段来促进细胞壁降解,而且在厌氧发酵过程中也可与厌氧消化污泥共同作用,从而提高了发酵过程产甲烷潜力。在之前研究的基础上,通过批次实验探究了经过瘤胃液预处理并与厌氧消化污泥作为接种物,在不同底物混合比以及初始pH条件下对藻类与剩余污泥(WAS)混合发酵性能的影响。结果表明,瘤胃液的引入有利于混合发酵中累计产甲烷量的提高且藻类增长量优于剩余污泥。污泥混合比在50-100%间是藻类与剩余污泥混合发酵最佳范围,在此阶段累计产甲烷量以及系统对底物的分解、利用效率差别小。pH过高或过低都不利于瘤胃液预处理及与厌氧消化污泥作为接种物对藻类与剩余污泥混合发酵过程的进行。微生物群落分析表明pH为8.1时,Sporanaerobacter、Ruminococcaceae以及Ruminococcus是厌氧发酵过程叁种主要的产酸菌属,此时累计产甲烷量达到最大值,k与BO值分别为0.31与166.5 L CH4/kg VS。通过CCRD响应曲面法优化结果表明影响因子的主效应主次顺序为:剩余污泥底物混合比>pH。此外,在剩余污泥底物混合比>50%,9>pH>8.7范围内,TVFA与累计产甲烷量值与剩余污泥单独发酵相比差值不明显。最后,本研究以小试实验为基础,对瘤胃液预处理藻类发酵结合SNAD-PBR耦合工艺的放大实际投产进行了简单的工艺流程设计、能耗分析及运行成本估算,为需要提标改造的污水处理厂提供一定的参考。以大连夏家河污泥处理厂的水质水量为设计参数以及SNAD-MBBR工艺为对比,得出SNAD-PBR工艺吨水能耗约为2.55 kWh/m3,吨水运行费用约为2.23元/m3,其经济效益与环境效益非常显着。通过瘤胃液预处理藻类厌氧发酵结合SNAD-PBR耦合工艺回收污水中能量(CH4)并优化各处理单元运行,产能/耗能比为1.05,实现完全的能量中和运行目标。(本文来源于《大连理工大学》期刊2019-05-24）

王刚^[2]（2017）在《基于同时亚硝化/厌氧氨氧化/反硝化（SNAD）技术的污泥消化液脱氮工艺研究》一文中研究指出近年来,以厌氧氨氧化过程为核心的生物脱氮技术已成为低C/N废水处理领域的研究热点。由于厌氧氨氧化细菌倍增时间长(11天),并且对有机物、溶解氧和亚硝氮等环境因素非常敏感,导致了厌氧氨氧化技术存在反应器启动周期长、工业化应用局限性大等问题。针对上述问题,本文以污泥消化液为处理对象,设计以同时亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)为核心技术的低能耗旁侧污水处理工艺,启动国内第一个基于SNAD技术的脱氮实际工程,旨在解决厌氧氨氧化技术工业化应用的瓶颈,重点研究厌氧氨氧化过程的快速启动及SNAD 一体式生物脱氮工艺的可行性,并且对SNAD系统的最佳运行条件、微生物菌群变化以及实际工程的启动策略进行详细的研究。取得的创新研究成果包括以下几点:(1)通过实验得出,储存在4℃下的厌氧氨氧化污泥活性恢复速度要比常温储存的污泥快,并且恢复过程中的污泥沉降性、粒径等性状也优于常温储存的污泥。添加了 0.1 g/L氧化石墨烯的污泥活性恢复速度要比未添加的快,并且污泥的颗粒化程度高,沉降性好。(2)通过响应曲面优化法获得了间歇曝气SNAD-MBR工艺的最佳运行条件:进水C/N=0.42-0.55、曝气周期(开/关)=1min/(2.5-3.1)min 和空气流量=0.48-0.51 L/min。在最佳运行条件下,总氮和COD的去除率分别达到92.4%和98.1%,建立了一种适合亚硝化细菌、厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌耦合脱氮的反应器型式和运行控制模式。在最佳运行条件下,SNAD系统中厌氧氨氧化过程去除了进水总氮的76.1%,反硝化过程去除了进水总氮的19.0%和进水COD的95.0%。在形成的SNAD颗粒中,菌群的空间分布受DO浓度影响。FISH(fluorescence in suit hybridization)结果显示亚硝化细菌多分布在颗粒外部以便于利用氧气,而厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌大都分布在内部厌氧环境。实验中采用自产气+空气混合曝气的方式实现了对系统低DO浓度的控制,同时高强度的曝气减轻了膜污染,使厌氧膜生物反应器能够长周期稳定运行。(3)成功启动了中试亚硝化-厌氧氨氧化反应器,进水为污泥消化液,通过控制DO浓度 0.3-0.8 mg/L、FA(free ammonia)浓度 0.7-8.4 mg/L 以及 FNA(free nitrous acid)浓度0.02-1.0 mg/L可以实现高效的亚硝化过程,为厌氧氨氧化过程提供稳定的进水。在厌氧氨氧化反应器的启动过程中,投加3.5 mg/L的盐酸羟氨可以加快菌种的活性恢复速度。厌氧氨氧化反应器稳定运行至148天,NRR(nitrogen removal rate)达到1.24 kg N/(m3'd),污泥的 SAA(specificANAMMOX activity)达到 1.01 kg N/(m3`d),厌氧氨氧化反应器的比输入功率为0.065-0.097 kW/m3,菌种呈现出良好的颗粒性。从第0天至第120天,厌氧氨氧化污泥中细胞色素c的含量由0.42±0.10增长至5.77±1.00 μmol/g VSS,颗粒污泥中的细胞色素c含量要高于絮状污泥。高通量测序结果显示,中试反应器中厌氧氨氧化污泥的主要种类为Candidatus Brocdia。在进水氮负荷率(NLR)稳定的前提下,采用大流量低浓度(低HRT,低进水氮浓度)的进水方式可以加快反应器中厌氧氨氧化细菌的增殖速度。(4)基于SNAD-MBBR工艺处理污泥消化液的实际工程启动分为两步:第一步,启动亚硝化-厌氧氨氧化串联式脱氮工艺培养厌氧氨氧化污泥;第二步,待培养得到较多的种泥后启动SNAD 一体式脱氮工艺。厌氧氨氧化过程的启动中,将填料在中试厌氧氨氧化反应器内进行预挂膜后再接种至实际工程反应池中有助于厌氧氨氧化阶段的快速启动及菌种富集,以硝化污泥和厌氧氨氧化污泥作为种泥可以成功地启动厌氧氨氧化过程,并且脱氮性能良好。根据厌氧氨氧化池中的污泥量,逐渐混合SNAD池1的亚硝化污泥与SNAD池2的厌氧氨氧化污泥,启动SNAD 一体式脱氮工艺。经过2个月的调试,SNAD池1和池2的总氮去除率分别达到68%和71%,COD去除率分别达到55%和60%。高通量测序结果显示SNAD池中同时检测到了亚硝化细菌、厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌的存在,表明SNAD工艺启动成功。另外,测得反应器池中的厌氧氨氧化细菌主要以Candidatus Brocadia为主。(本文来源于《大连理工大学》期刊2017-10-01）

同时消化反硝化论文开题报告

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

近年来,以厌氧氨氧化过程为核心的生物脱氮技术已成为低C/N废水处理领域的研究热点。由于厌氧氨氧化细菌倍增时间长(11天),并且对有机物、溶解氧和亚硝氮等环境因素非常敏感,导致了厌氧氨氧化技术存在反应器启动周期长、工业化应用局限性大等问题。针对上述问题,本文以污泥消化液为处理对象,设计以同时亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)为核心技术的低能耗旁侧污水处理工艺,启动国内第一个基于SNAD技术的脱氮实际工程,旨在解决厌氧氨氧化技术工业化应用的瓶颈,重点研究厌氧氨氧化过程的快速启动及SNAD 一体式生物脱氮工艺的可行性,并且对SNAD系统的最佳运行条件、微生物菌群变化以及实际工程的启动策略进行详细的研究。取得的创新研究成果包括以下几点:(1)通过实验得出,储存在4℃下的厌氧氨氧化污泥活性恢复速度要比常温储存的污泥快,并且恢复过程中的污泥沉降性、粒径等性状也优于常温储存的污泥。添加了 0.1 g/L氧化石墨烯的污泥活性恢复速度要比未添加的快,并且污泥的颗粒化程度高,沉降性好。(2)通过响应曲面优化法获得了间歇曝气SNAD-MBR工艺的最佳运行条件:进水C/N=0.42-0.55、曝气周期(开/关)=1min/(2.5-3.1)min 和空气流量=0.48-0.51 L/min。在最佳运行条件下,总氮和COD的去除率分别达到92.4%和98.1%,建立了一种适合亚硝化细菌、厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌耦合脱氮的反应器型式和运行控制模式。在最佳运行条件下,SNAD系统中厌氧氨氧化过程去除了进水总氮的76.1%,反硝化过程去除了进水总氮的19.0%和进水COD的95.0%。在形成的SNAD颗粒中,菌群的空间分布受DO浓度影响。FISH(fluorescence in suit hybridization)结果显示亚硝化细菌多分布在颗粒外部以便于利用氧气,而厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌大都分布在内部厌氧环境。实验中采用自产气+空气混合曝气的方式实现了对系统低DO浓度的控制,同时高强度的曝气减轻了膜污染,使厌氧膜生物反应器能够长周期稳定运行。(3)成功启动了中试亚硝化-厌氧氨氧化反应器,进水为污泥消化液,通过控制DO浓度 0.3-0.8 mg/L、FA(free ammonia)浓度 0.7-8.4 mg/L 以及 FNA(free nitrous acid)浓度0.02-1.0 mg/L可以实现高效的亚硝化过程,为厌氧氨氧化过程提供稳定的进水。在厌氧氨氧化反应器的启动过程中,投加3.5 mg/L的盐酸羟氨可以加快菌种的活性恢复速度。厌氧氨氧化反应器稳定运行至148天,NRR(nitrogen removal rate)达到1.24 kg N/(m3'd),污泥的 SAA(specificANAMMOX activity)达到 1.01 kg N/(m3`d),厌氧氨氧化反应器的比输入功率为0.065-0.097 kW/m3,菌种呈现出良好的颗粒性。从第0天至第120天,厌氧氨氧化污泥中细胞色素c的含量由0.42±0.10增长至5.77±1.00 μmol/g VSS,颗粒污泥中的细胞色素c含量要高于絮状污泥。高通量测序结果显示,中试反应器中厌氧氨氧化污泥的主要种类为Candidatus Brocdia。在进水氮负荷率(NLR)稳定的前提下,采用大流量低浓度(低HRT,低进水氮浓度)的进水方式可以加快反应器中厌氧氨氧化细菌的增殖速度。(4)基于SNAD-MBBR工艺处理污泥消化液的实际工程启动分为两步:第一步,启动亚硝化-厌氧氨氧化串联式脱氮工艺培养厌氧氨氧化污泥;第二步,待培养得到较多的种泥后启动SNAD 一体式脱氮工艺。厌氧氨氧化过程的启动中,将填料在中试厌氧氨氧化反应器内进行预挂膜后再接种至实际工程反应池中有助于厌氧氨氧化阶段的快速启动及菌种富集,以硝化污泥和厌氧氨氧化污泥作为种泥可以成功地启动厌氧氨氧化过程,并且脱氮性能良好。根据厌氧氨氧化池中的污泥量,逐渐混合SNAD池1的亚硝化污泥与SNAD池2的厌氧氨氧化污泥,启动SNAD 一体式脱氮工艺。经过2个月的调试,SNAD池1和池2的总氮去除率分别达到68%和71%,COD去除率分别达到55%和60%。高通量测序结果显示SNAD池中同时检测到了亚硝化细菌、厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌的存在,表明SNAD工艺启动成功。另外,测得反应器池中的厌氧氨氧化细菌主要以Candidatus Brocadia为主。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。