基本信息
- 项目名称：
- 利用好氧硝化反硝化技术处理氨基酸发酵废水
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 针对现有生物法处理氨基酸中低浓度发酵废水方法的不足，采用好氧同时硝化反硝化技术对氨基酸中低浓度发酵废水处理进行了初步研究，定向构建能在同一反应装置内同时进行生化/硝化/反硝化作用的高效微生物菌群，克服传统废水处理工艺需要将生化、硝化和反硝化工艺分开，脱氮效率较低，基建投资大、运行费用高等缺点。
- 详细介绍：
- 氨基酸发酵废水中含有丰富的蛋白质、氨基酸、糖类和多种微量元素，具有高COD、高BOD、高菌体含量、高氨氮、高硫酸根、低pH的“五高一低”的特点，针对现有生物法处理氨基酸中低浓度发酵废水方法的不足，本实验采用好氧同时硝化反硝化技术（Aerobic Simultaneous Nitrification and Denitrification, ASND）对氨基酸中低浓度发酵废水处理进行了初步研究，构建能在同一反应装置内同时进行生化/硝化/反硝化作用的高效微生物菌群，克服传统废水处理工艺需要将生化、硝化和反硝化工艺分开，脱氮效率较低，基建投资大、运行费用高等缺点。本实验中开展的好氧反硝化细菌筛选和好氧反硝化应用研究为好氧硝化反硝化技术处理氨基酸发酵废水奠定了一定的基础。以氨基酸废水处理研究为基础，进一步筛选更多适应不同环境的高效好氧反硝化菌，并深入开展好氧硝化反硝化技术的脱氧应用研究，可为处理其他不同来源、不同性质的含氮废水提供重要参考。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 节能减排是我国关注的问题焦点。氨基酸工业是发酵工业的支柱产业之一，目前氨基酸工业亟待解决的问题是行业的环境污染问题。氨基酸废水具有COD含量高，BOD/COD值较高，可生化性较好的特点，因此国内外处理氨基酸废水大多采用生物法作为主体工艺。但单独采用厌氧生物法或好氧生物法的工艺处理效果并不理想。因此我们尝试利用好氧硝化反硝化技术来处理氨基酸发酵废水。
科学性、先进性及独特之处
- 构建可以同时进行生化/硝化/反硝化反应的新型环保高效好氧脱氮微生物菌群，在同一反应装置内同时进行生化/硝化/反硝化三个步骤反应，利用整个微生物菌种间的反应关系形成物质间微循环的链式反应，让COD作为生化/硝化/反硝化反应中必须的碳源进行利用和消除，克服处理高浓度氨氮废水时硝化-反硝化速率慢以及硝化时碳源不足的缺陷。
应用价值和现实意义
- 利用好氧硝化反硝化技术处理氨基酸发酵废水，能有效地克服厌氧生物法或好氧生物法处理废水的缺点，有望为解决氨基酸发酵废水处理速度慢、耗资大等难题提供新的思路。以氨基酸废水处理研究为基础，进一步筛选更多适应不同环境的高效好氧反硝化菌，并深入开展好氧硝化反硝化技术的脱氮应用研究，将为处理其他不同来源、不同性质的含氮废水提供重要参考。此法效率高，成本低，效果好，操作简单，有良好的应用价值和巨大的市场潜力。
学术论文摘要
- 针对现有生物法处理氨基酸中低浓度发酵废水方法的不足，本实验采用好氧同时硝化反硝化技术对氨基酸中低浓度发酵废水处理进行了初步研究，主要研究内容和结果如下： 首先利用溴百里酚蓝培养基从味精厂废水处理系统的污泥中筛选出20株好氧反硝化菌。通过反硝化性能测定，选取其中反硝化性能最好的7株菌进行生理生化性质鉴定。然后，通过添加筛选的好氧反硝化菌进行活性污泥的培养与驯化，逐步提高好氧反硝化菌在整个微生物群落中的比例，获得富含好氧反硝化菌的活性污泥。最后将活性污泥投加到中低浓度的氨基酸发酵废水中进行脱氮处理，重点考察溶氧、C/N比、pH和温度等条件对废水处理的影响。实验结果表明溶氧量约在30%，pH在8 ，C/N比约为5，温度约为35℃时，富含好氧反硝化菌的活性污泥处理废水效果最佳。 本实验中开展的好氧反硝化细菌筛选和好氧反硝化应用研究为好氧硝化反硝化技术处理氨基酸发酵废水奠定了一定的基础。以氨基酸废水处理研究为基础，进一步筛选更多适应不同环境的高效好氧反硝化菌，并深入开展好氧硝化反硝化技术的脱氧应用研究，可为处理其他不同来源、不同性质的含氮废水提供重要参考。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 无
同类课题研究水平概述
- 传统的生物脱氮过程包括三个步骤：氨化过程，污水中的含氮有机物（如蛋白质、氨基酸、尿素等），在一般二级生化处理过程中被氧化分解转化为NH4+-N；硝化过程，分别依次由两组自养型硝化细菌——亚硝酸菌和硝酸菌把NH4+-N氧化为NO2--N和把NO2--N氧化为NO3--N；反硝化过程，反硝化菌将NO3--N经NO2--N转换N2。硝化细菌均是自养型细菌，有强烈的好氧性。而传统的反硝化菌只能在缺氧的环境中发生反硝化作用。因此传统氨基酸发酵废水处理工艺需要将生化（氨化）、硝化（好氧）和反硝化（缺氧）分开，脱氮效率较低，反应进程较难控制，基建投资大、运行费用高。 对于中低浓度废水则常采用生物处理方法，主要有以下几个方法： 1. 厌氧生物处理法:厌氧生物法是指无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用，将废水中的各种复杂的有机物分解为甲烷和二氧化碳等物质的过程，同时把部分有机质合成细菌胞体，通过气、液、固分离，使废水得到净化的一种废水处理方法。厌氧生物处理具有能耗低、能大幅度削减COD、具有较高容积负荷的潜力、产泥量少、可回收沼气、抗冲击负荷能力强等优点。 2. 好氧生物处理法:好氧生物法是通过活性污泥中的微生物对废水中可溶解有机物的吸附、吸收和彻底氧化分解作用而实现废水的净化。此方法使水质水量变化适应性强，出水水质好，不存在活性污泥膨胀等问题；且操作简单，运行可靠，易于实现自动化。 3 .厌氧-好氧生物组合法:单独采用厌氧生物法或好氧生物法处理有机废水，往往不能达到国家排放标准，目前大多工厂都是通过组合其他处理技术或将两种生物法组合起来对有机废水进行处理。研究表明对于处理NH3-N含量较低的发酵废水具有较好的处理效果。但此工艺需要将缺氧区和好氧区分开，基建投资大、运行费用高。 4.生物处理方法:由于氨基酸废水具有COD含量高，BOD/COD值较高，可生化性较好的特点，因此国内外对氨基酸废水的处理大多采用生物法作为主体工艺。另外，生物处理法在废水处理的各个领域都有广泛的应用，已经积累了丰富的经验并发展得比较完善，且形式多样、适应性强，是当今处理有机污染物最有效、最经济的途径和方法。用于处理氨基酸废水的生物法主要有厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。由于氨基酸废水有机物含量很高，为了达到排放标准，通常先采用厌氧处理，排放前再用好氧处理。
