基本信息
- 项目名称：
- 高盐高浓度氨氮废水处理新工艺的研究
- 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：
- 本文主要研究了厌氧氨氧化反应器的启动特性及厌氧氨氧化污泥的培养驯化过程；考察了无机盐种类和浓度对厌氧氨氧化污泥氨氮去除率、亚硝酸盐氮去除率的影响。探讨了采用甜菜碱作为渗透压调节剂缓解盐度胁迫的可行性。利用甜菜碱来缓解这种抑制作用，是一种可行的调控策略。本研究的开展，有助于拓展厌氧氨氧化工艺的应用场合，研创新型低耗的厌氧生物脱氮技术，推动众多高盐高氨氮废水的治理。
- 详细介绍：
- 本文主要研究了厌氧氨氧化反应器的启动特性及厌氧氨氧化污泥的培养驯化过程；考察了无机盐种类和浓度对厌氧氨氧化污泥氨氮去除率、亚硝酸盐氮去除率的影响。探讨了采用甜菜碱作为渗透压调节剂缓解盐度胁迫的可行性。启动完成时，反应器的总氮去除负荷为0.657kg/(m3∙d)。低浓度的盐能够适度促进厌氧氨氧化反应器的去除效率，但是超过一定的浓度，不同的盐对厌氧氨氧化反应产生不同程度的抑制。利用甜菜碱来缓解这种抑制作用，是一种可行的调控策略。本研究的开展，有助于拓展厌氧氨氧化工艺的应用场合，研创新型低耗的厌氧生物脱氮技术，推动众多高盐高氨氮废水（例如石油、化工、水产加工废水等）的治理。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 近年来国内外水体富营养化问题严重，引起该问题的主要原因是水体中氮、磷等营养元素的富集，造成水体中藻类等浮游生物大量繁殖，从而破坏水体生态平衡。而厌氧氨氧化工艺是迄今最为经济有效的的生物脱氮技术。高盐度物质在含氮废水中较为常见。但尚较少见厌氧氨氧化工艺在高盐废水脱氮中应用中的报道。有鉴于此，作品提出将厌氧氨氧化应用于高盐废水处理，论证其可行性。
科学性、先进性及独特之处
- 该作品的科学性主要体现在：研究的思路是一个非常清晰的，该研究是根据现实存在的环境问题，一步一步分析并且解决问题的一个过程。研究了不同类型的盐对水处理的影响，以及同种但不同浓度的盐对反应的影响，实验设计思路缜密。当前有关盐度对厌氧氨氧化影响的研究还不是很多，寻求该问题的解决方案是我们研究前进的方向，本文提出了甜菜碱来缓解盐度的胁迫的方案，还将进一步探究新的技术手段。
应用价值和现实意义
- 本作品是有关高盐高浓度氨氮废水处理新工艺（厌氧氨氧化工艺）的研究。①有助于加速厌氧氨氧化微生物反应的研究进程，发掘新的菌种资源，深化人们对厌氧氨氧化菌和嗜盐微生物的认识，丰富微生物学内容；②有助于揭示地球（尤其是海洋）氮素循环的构成环节，完善生物地球化学循环模式；③有助于拓展厌氧氨氧化工艺的应用场合，研创新型低耗的厌氧生物脱氮技术，推动众多高盐高氨氮废水（例如石油、化工、水产加工废水等）的治理。
学术论文摘要
- 本文主要研究了厌氧氨氧化反应器的启动特性及厌氧氨氧化污泥的培养驯化过程；考察了无机盐种类和浓度对厌氧氨氧化污泥氨氮去除率、亚硝酸盐氮去除率的影响。探讨了采用甜菜碱作为渗透压调节剂缓解盐度胁迫的可行性。启动完成时，反应器的总氮去除负荷为0.657kg/(m3∙d)。低浓度的盐能够适度促进厌氧氨氧化反应器的去除效率，但是超过一定的浓度，不同的盐对厌氧氨氧化反应产生不同程度的抑制。利用甜菜碱来缓解这种抑制作用，是一种可行的调控策略。本研究的开展，有助于拓展厌氧氨氧化工艺的应用场合，研创新型低耗的厌氧生物脱氮技术，推动众多高盐高氨氮废水（例如石油、化工、水产加工废水等）的治理。
获奖情况
- 校级一等奖
鉴定结果
- 情况属实。
参考文献
- [1] Jetten M S M, Strous M, Pass. K T, et al. The anaerobic oxidation of ammonium [J]. FEMS Microbiology, 1999(22): 421-437. [2] 金仁村, 胡宝兰, 郑平, 等. 厌氧氨氧化反应器性能的稳定性及其判据[J]. 化工学报, 2006, 57(5): 1166-1170. [3] 何建, 陈立伟, 李顺鹏. 高盐度难降解工业废水生化处理的研究[J]. 中国沼气, 2000, 18(2): 12-16. [4] Kargi F, Ali R. Dincer. Effect of salt concentration on biological treatment of saline waste water by fed batch operation[J]. Enzyme and Microbial Technology, 1996, 19: 529-537. [5] 王建龙. 厌氧氨氧化工艺的微生物学特性[J]. 生命的化学, 2002, 22(5): 470-471. [6] van der Star W R L, Miclea A I, van Dongen U G J M, et al. The membrane bioreactor: A novel tool to grow ANAMMOX bacteria as free cells [J]. Bio. technol. Bioeng, 2008, 101(2): 286-294. [7] 尤作亮, 蒋展鹏, 祝万鹏. 海水直接利用及其环境问题分析[J]. 给水排水, 1998, 24(3): 64-67. [8] Jetten M S M, Strous M, van de Pas Schoonen K T, et al. The anaerobic oxidation of ammonium [J]. FEMS Micro. Bio. Rev., 1999, 22(5): 421-437.
同类课题研究水平概述
- 近年来，随着科技的进步和人民生活水平的不断提高，排入水中的污染物也逐渐增多。其中，氮素污染物的增加使得水体污染及水体富营养化更加严重，像近年太湖、巢湖的蓝藻大爆发，引发了重大的社会和民生问题。因此，废水中氨氮的脱除日益引起人们的关注。氨氮的脱除方法包括物理法、化学法和生物法等。生物法因能量消耗最少且后续处理简单，越来越受到人们的青睐。而生物法中传统的硝化/反硝化生物脱氮需要消耗大量的能量(硝化曝气等)、外加酸碱中和及投加碳源物质等，已愈来愈不符合可持续发展的目标。所以越来越多的人致力于新型生物脱氮技术的研究，开发短程硝化反硝化、同时硝化反硝化和厌氧氨氧化（Anammox）等新技术。其中最典型的当属荷兰Delft技术大学开发的厌氧氨氧化工艺。 厌氧氨氧化是在严格的缺氧条件下以NO2--N为电子受体，将NH4+-N氧化为N2的生物反应。在废水脱氮工艺中，应用厌氧氨氧化大大降低了运行成本。在应用方面，出现了一些耦合厌氧氨氧化的新工艺：Sharon-Anammox（短程硝化-厌氧氨氧化）工艺、OLAND（限氧自养硝化-反硝化）工艺、单相CANON工艺（基于亚硝酸盐的完全自养脱氮）。与短程硝化相结合，厌氧氨氧化工艺能减少需氧量50%~60%。因此，被发现的近二十年以来，厌氧氨氧化已成为国内外环境工程乃至微生物领域的热点问题之一。诸多学者在其生物学特征、反应器启动方法、工艺条件等方面进行了广泛且较为深入的研究，并取得了一定的进展。 微生物生长需要一定量的无机盐，但废水中含盐量过高时，会破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶，对微生物的生长产生抑制作用，从而使废水无法达到理想的处理效果。本文主要研究了厌氧氨氧化反应器的启动特性及污泥的驯化过程，在此基础上考察了盐度对污泥活性的影响，以及投加甜菜碱作为盐度抑制调控对策的可行性。
