畜禽养殖废水短程脱氮/臭氧污泥减量组合工艺中重金属的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 何帅雄 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2013-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈梅雪 |
| 关键词 | 畜禽养殖废水 短程硝化-反硝化/臭氧污泥减量组合工艺 重金属 临界抑制浓度 污泥表观产率 livestock wastewater combined process of short-cut nitrification-denitrification and sludge ozonation heavy metal critical inhibitive concentration apparent sludge yield |
| 其他题名 | The effect of heavy metals in combined process of short-cut nitrogen removal and sludge ozonation reduction for swine wastewater treatment |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 畜禽养殖废水含有高浓度的 COD、氮、磷等污染物，同时其 C/N比较低，采用完全硝化-反硝化工艺因曝气量和外部碳源需求量大使其处理成本偏高。相比全程硝化-反硝化过程，短程硝化-反硝化工艺可降低 25%的好氧曝气量，同时节省 40%的外部碳源，为解决生物处理工艺能耗过高的问题提供有效途径；采用生物法处理畜禽养殖废水，由于高 BOD5的水质特征产生的剩余污泥处置问题也不容忽视。本论文采用短程硝化-反硝化与臭氧污泥减量进行组合研究，尝试在畜禽养殖废水高效脱氮的同时，有效降低能耗并降低污泥产率。前期研究发现，为促进畜禽生长，畜禽养殖业的饲料添加剂中含有较高剂量的 Cu、Zn等重金属元素，因此，在畜禽养殖废水含有一定浓度的重金属元素，采用臭氧氧化污泥减量工艺处理剩余污泥时，可能有一定浓度的重金属元素溶出。臭氧氧化后的污泥上清液回流生物处理单元，溶出的重金属可能对污泥微生物的活性产生抑制作用。因此，本论文在构建短程硝化-反硝化/臭氧污泥减量组合工艺的基础上，重点研究重金属对该组合系统的脱氮过程的影响，对于组合工艺克服重金属浓度累积的抑制作用，实现系统的长期稳定运行以及对畜禽养殖废水良好的处理效果具有重要的指导意义。 论文首先分别优化短程脱氮工艺和臭氧污泥减量工艺的运行参数，确定组合工艺中的优化调控方式；其次通过静态试验考察了 Cu、Zn等重金属的投加浓度对污泥硝化活性的影响；随后建立短程脱氮 SBR/臭氧污泥减量组合工艺，通过对比研究确定运行过程中的重金属浓度累积状况，以及系统运行过程中重金属累积对系统污泥产率、污泥反应活性和出水水质的影响，最后采用生物相分析研究微生物的种群变化状况。本研究的主要结果如下： （1）采用不同的启动方式建立 SBR短程硝化-反硝化过程，考察 SBR系统在低温（15℃）条件下的运行稳定性。结果表明，通过自由氨累积控制（FA）建立的短程硝化-反硝化过程，在温度由 25℃逐步降低至 15℃时，亚硝化率可保持在 80%左右，亚硝化过程稳定。采用自由氨累积方式启动的实时控制 SBR工艺，在低温（15℃）条件下可建立稳定的短程硝化-反硝化过程。 （2）对稳定处理畜禽养殖废水的 SBR排出的剩余污泥进行臭氧污泥减量研究。当臭氧实际投加量控制在 123.1mgO3/gSS 时，污泥的溶解率约为 30%（以MLSS计）。上清液中 SCOD的溶出可为生物处理单元提供反硝化碳源，此时上清液中的 TN、TP及水相重金属的浓度增加有限，臭氧氧化后的污泥上清液回流生物处理单元后形成的氮磷处理负荷较小，重金属对污泥微生物活性的抑制风险较低。臭氧污泥减量工艺的臭氧实际投加量的优化值为 123.1mgO3/gSS。 （3）重金属元素 Cu和 Zn对 SBR污泥亚硝化的临界抑制浓度均为 40mg/L。在 Cu、Zn投加浓度分别均达到 40mg/L的条件下，污泥的硝化活性受到明显影响。 （4）在短程脱氮SBR/臭氧污泥减量组合工艺的 91天连续运行研究中发现，Zn的抑制效应明显。组合工艺中SBR 的 污 泥表观产率系数为0.044kgVSS/(kgCOD•d)，低于对照组。组合工艺因添加臭氧化污泥上清液回流操作，受到重金属元素 Zn的抑制影响相较于对照组 SBR更为明显，然而组合工艺的污泥体系经过对 Zn浓度的适应阶段后，其污泥反应活性和出水水质均可恢复，在反应运行末期，其出水 COD、NH3-N、TN和 TP浓度可分别保持在 801mg/L、6.4mg/L、80mg/L和 14.2mg/L，达到与对照组 SBR相近的处理效果。 |
| 公开日期 | 2014-08-08 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7619]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 何帅雄. 畜禽养殖废水短程脱氮/臭氧污泥减量组合工艺中重金属的影响[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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