基于内循环折流式反应器的同步硝化反硝化,本论文为免费优秀的关于硝化论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
硝化论文参考文献：
摘 要：
采用一种内循环折流式生物反应器进行脱氮实验.分别用硝酸盐、亚硝酸盐和氨作为氮源配制模拟废水进行研究.结果表明：该反应器具有良好的除氮功能.当以硝酸盐或亚硝酸盐为氮源时,总氮与硝酸盐、亚硝酸盐的去除速率几乎相同,其降解规律可以用分数级动力学进行很好地拟合,其反应级数为0.88.当以氨作为氮源时,可以实现同步硝化和反硝化.此时氨氮的去除仍可以0.88级动力学进行描述.而总氮的去除规律符合3级反应动力学.在相同的碳氮比（C/N）情况下,硝酸盐和亚硝酸盐的去除速率远大于氨氮的去除速率,且总氮的去除速率随C/N的增加而增加.
关键词： 内循环折流式生物反应器； 生物反应动力学； 同步硝化反硝化
中图分类号： X 522 文献标识码： A 文章编号： 10005137（2014）03030406
随着城市化进程的加快,生活污水排放量和处理量都大大增加,原有的污水处理厂设计和运行工艺都无法满足新的水污染排放标准.经过传统的城市污水处理系统处理后的出水中,其中总氮在很多情况下都很难达到新的国家标准[1],在此情况下的总氮主要是由水中的硝酸盐或亚硝酸盐所贡献的.因此对城市污水处理厂的出水进行深度处理已引起了人们的高度重视[2-3].通常存在于生活污水中的氮素最初主要以氨（NH+4Cl或NH3）的形式存在.在传统的水处理工艺过程中,氨氮首先在好氧条件下通过硝化反应的途径转化为硝酸盐（NO-3）或亚硝酸盐（NO-2）.随后在缺氧条件下通过反硝化途径生成氮气（N2）,从而使得水中的氮素得以去除[4].为此国内外已有不少有关同步硝化和反硝化可以在同一个反应器内实现的研究报道[5].这是因为若能在同一反应器内实现同步硝化和反硝化则可以提高总氮的去除效率,减少水力停留时间从而降低水处理能耗[6-8].
但传统的生物反应系统中,反硝化过程相比硝化过程较难实现,这是因为在一个反应系统内很难保证拥有稳定的缺氧区.因此,对于一个能实现同步硝化反硝化功能的反应器来说,首先要求其具有较好的反硝化功能.通常同步硝化和反硝化的实现有2种主要方式：一种是基于微生物群落的微观分布,即在一个生物反应体系中,通过控制反应器的溶解氧分布,使硝化菌和反硝化菌能共存于同一个反应器内.但这一方法往往会受到废水浓度及负荷等外界因素的波动而导致微生物群落的变化,进而影响同步硝化反硝化的效果[9-10].另一种方式则是基于反应器的结构,即通过反应器的设计,通过控制操作条件在宏观范围使其能在同一个反应器中同时具有好氧区和缺氧区,从而实现硝化和反硝化.相比较而言,通过反应器的结构设计来实现同步硝化和反硝化较为容易抵抗外界因素的干扰.张萃逸等[11]采用气升式内循环反应器实现了在同一个反应器内硝化和反硝化.但气升式反应器存在的问题是,当曝气量增大时,容易导致整个反应器处于好氧状态；而曝气量较小时,反应器内溶液循环效果较差导致传质效率较低.
基于以上分析,采用内循环折流式的生物反应器（Internal circulating baffled bioreactor,ICBBR）,来实现在同一个反应器内的好氧与缺氧区共存,进而实现同步硝化和反硝化,以克服气升式内循环反应器的不足.在具体研究过程中,首先考察ICBBR的反硝化功能,重点探讨氮素的去除规律,为该反应器的实际应用,尤其为城市生活污水的深度处理提供理论依据.
1 材料与方法
1.1 反应器
图1 折流式内循环生物反应器示意图
实验所用的内循环折流式生物反应器如图1所示.该反应器中的工作体积为2500 mL,由一块隔离板将反应器分为上部和下部两部分,上下部的体积分别为500 mL和2000 mL.在反应器的下部上下交错安装排列有14块多孔陶瓷板作为生物膜的载体,同时又构成折流通道.在反应器下部还安装有一个潜水泵,驱动溶液在反应器内的上下部循环流动.在反应器的上部,从水泵流出的水流由于湍动,导致溶解氧量增加.当溶液进入反应器下部时,由于生物反应,其中的溶解氧逐渐消耗,因此在反应器下部的折流区域内自右至左由好氧区向缺氧区过渡,由此可以在同一个反应器内形成好氧区和缺氧区.该反应器结构为实现同步硝化和反硝化打下了基础.
1.2 生物膜的培养和驯化
将取自从上海市龙华污水处理厂二沉池的活性污泥加入到反应器中,让多孔陶瓷浸没于活性污泥中5 h,然后将剩余污泥倒出,通过吸附初步形成生物膜.随后加入配制的模拟污水于反应器中,驯化1周.期间每天更换新配制的溶液.当溶液中的氨氮和总氮的去除率达到稳定之后,则认为已形成了稳定的生物膜.
1.3 模拟废水的配制
所用试剂主要包括：葡萄糖（C2H12O6·H2O）、氯化铵（NH4Cl）、硝酸钠（NaNO3）、亚硝酸钠（NaNO2）、磷酸二氢钾（KH2PO4）.即由葡萄糖提供碳源,氯化铵或硝酸钠提供氮源,而磷酸二氢钾提供磷源.配水时,将这些试剂溶解于自来水中,配制成C/N比从5～30不同比例的溶液,以考察C/N对总氮或氨氮去除率的影响.在实验过程中N/P的比例均为5.
1.4 废水处理
实验采用间歇方式进行.首先进行反硝化的验证实验,以检验ICBBR的反硝化功能.此时利用硝酸钠提供氮源,即以硝酸盐作为氮源.后续的实验采用氯化铵提供氮源,并比较不同C/N比对总氮去除速率的影响.实验时,每次加入2500 mL的模拟废水溶液,每间隔一定时间取样分析溶液中硝酸盐、氨氮和总氮浓度.
1.5 分析方法
NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N、TN浓度采用荷兰产的SKALA2000型流动分析仪进行分析[12]；DO的测定采用美国多普勒YSI公司生产的YSI 550A溶解氧仪.
2 结果与讨论
2.1 基于NO-3-N作为氮源的反硝化过程
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