EGSB颗粒污泥甲烷化动力学及NO_2的影响

【摘要】： 近年来,对厌氧去除废水中营养氮组分技术研究相当活跃,已有报道指出NO_2对厌氧氨氧化脱氮有重要的强化作用,于是进一步提出了NO_2对厌氧甲烷化反硝化与厌氧氨氧化耦合影响的研究要求。为此,论文对已经完成厌氧甲烷化反硝化与厌氧氨氧化耦合的EGSB反应器中取出的功能颗粒污泥进行不添加和添加NO_2情况下的厌氧甲烷化试验研究,建立厌氧甲烷化反应动力学方程和NO_2抑制动力学方程,并探讨NO_2对厌氧甲烷化的影响机理。试验结果表明: ①无微量NO_2条件下甲烷化动力学试验中,甲烷化比基质降解速率基质浓度的关系遵从Monod方程。对甲烷化进行动力学分析,求出其动力学参数:最大比基质降解速率Vmax=0.158h~(-1),半饱和常数Ks=464.27mg/L,甲烷的产率系数y=0.254ml/mg。 ②微量NO_2对基质降解有抑制作用,抑制程度随着微量NO_2浓度的增高而增大,15ppm、25ppm、50ppm、100ppm和150ppm对基质降解的抑制程度分别为7.40%、11.87%、27.56%、39.75%和43.24%。微量NO_2对产甲烷菌的半抑制浓度CI50值求得为205ppm,约4.149×10~(-4)mg/L。经分析、推导,从而得到微量NO_2条件下的比基质降解速率方程: ③出气口的NO_2/NO检测仪检测出有NO的存在,且NO_2和NO浓度约是进口流进的NO_2浓度的10.3%—49.4%,大部分的氮素并没有被检测出。这可能是因为部分NO_2遇水歧化为亚硝酸和硝酸,亚硝酸进一步转化为NO和硝酸;同时亚硝酸和硝酸又通过反硝化过程以N_2的形式排出;此外,试验过程中,操作、最终气体收集过程也中可能出现氮素的人为损失。 ④微量NO_2对产甲烷菌的非饱和脂肪酸产生一定破坏或者使产甲烷菌的非饱和脂肪酸不发生作用,这就使得产甲烷菌的生化作用受到一定的影响,进而抑制了厌氧甲烷化。 【关键词】：EGSB反应器 甲烷化动力学 NO2抑制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 研究目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-19
• 1.2.1 废水厌氧处理技术9-15
• 1.2.2 厌氧甲烷化动力学研究现状15-19
• 1.3 主要研究内容19-20
• 2 产甲烷菌生理生化特性20-27
• 2.1 产甲烷菌的生物学特性20-23
• 2.1.1 产甲烷菌的分类20
• 2.1.2 产甲烷菌营养需求20-21
• 2.1.3 产甲烷菌的基本代谢途径21-23
• 2.2 影响甲烷化作用的主要因素23-27
• 2.2.1 pH、溶解氧及温度对产甲烷菌的影响23-24
• 2.2.2 氨氮对产甲烷菌的抑制24-25
• 2.2.3 氮氧化物对产甲烷菌的影响25-27
• 3 颗粒污泥单组分甲烷化动力学27-38
• 3.1 试验装置、材料与方法27-29
• 3.1.1 试验装置27-28
• 3.1.2 试验材料28-29
• 3.1.3 试验方法29
• 3.2 结果与讨论29-37
• 3.2.1 比基质降解速率与基质浓度之间的关系29-32
• 3.2.2 基质降解动力学32-35
• 3.2.3 产甲烷速率与基质降解速率之间的关系35-37
• 3.3 小结37-38
• 4 NO_2条件下颗粒污泥甲烷化动力学38-49
• 4.1 试验装置、材料与方法38-40
• 4.1.1 试验装置38-39
• 4.1.2 试验材料39-40
• 4.1.3 试验方法40
• 4.2 结果与讨论40-48
• 4.2.1 运行情况40-41
• 4.2.2 NO2 对基质降解过程的影响41-43
• 4.2.3 氮素的转化43-44
• 4.2.4 基于 NO2 的甲烷化动力学44-47
• 4.2.5 NO2 影响厌氧甲烷化的机理分析47-48
• 4.3 小结48-49
• 5 结论与建议49-51
• 5.1 主要结论49-50
• 5.2 建议50-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-57
• 附录57

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