（環(huán)境工程專業(yè)論文）生物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)酸強(qiáng)化潛流濕地反硝化研究.pdf

摘要 摘要 針對(duì)串聯(lián)于垂盥流濕地系統(tǒng)或城市污水生物處理之后的水平潛流人工濕地 在工程實(shí)踐中暴露出的反硝純碳源不足問(wèn)題 本研究選用水生植物香蒲桔時(shí)生 物質(zhì)作為外加碳源 構(gòu)建栽種植物 無(wú)番蒲枯葉系統(tǒng) w 1 無(wú)植物 投加香蒲枯 葉系統(tǒng) w 2 栽種植物 投加香蒲桔時(shí)系統(tǒng) w 3 和栽種植物 投加堿預(yù)處理 香蒲枯葉系統(tǒng) w 4 4 套反應(yīng)裝置 采用人工配水 序批式運(yùn)行方式 主要研 究栽種植物 投加生物質(zhì)及生物質(zhì)預(yù)處理對(duì)潛流濕地系統(tǒng)反硝化效能的強(qiáng)化程 度以及生物質(zhì) 香蒲桔時(shí) 水解發(fā)酵產(chǎn)酸規(guī)律 主要研究結(jié)論如下 1 在試驗(yàn)期內(nèi) w l w 4 系統(tǒng)的反硝化過(guò)程均符合m o n o d 模型 但在不 同時(shí)期 彘于主導(dǎo)受限因素不同 其表觀特征不盡相同 其中在反應(yīng)初期 末 期以及反應(yīng)中期的前段時(shí)間 w l w 4 系統(tǒng)的反硝化過(guò)程表觀上呈零級(jí)反應(yīng) 2 栽種植物 投加生物質(zhì)均可強(qiáng)化系統(tǒng)的反硝化效能 且投加生物質(zhì)對(duì)系統(tǒng)反硝 化作用的強(qiáng)化效果十分顯著 栽種植物可將系統(tǒng)中n 0 3 n 的去除速率和反硝化 速率常數(shù)k 值分別提高1 1 4 1 和8 一1 7 香蒲枯葉的投加可將n 0 3 n 的去 除速率和反硝化速率常數(shù)k 值分別提高1 4 2 9 倍和1 6 3 9 倍 3 在反應(yīng)初 期 w 4 系統(tǒng)的反硝化效能優(yōu)于w 3 系統(tǒng) 其n 0 3 n 去除速率和反硝化動(dòng)力學(xué)常 數(shù)k 值比w 3 系統(tǒng)的高8 6 和6 6 在反應(yīng)中期幫術(shù)期 w 4 系統(tǒng)的反硝純效麓 不及w 3 系統(tǒng) w 3 系統(tǒng)中n 0 3 n 的去除速率和反硝化速率常數(shù)k 值比w 4 系統(tǒng) 的高l o 5 5 和9 1 5 4 在試驗(yàn)期內(nèi) 生物質(zhì)水解產(chǎn)塵的溶鰓性還原糖 總量較低 其濃度為0 0 4 塒 0 6 m g l 且隨著時(shí)間的推移 溶解性還原糖量逐漸 減少 在同一反應(yīng)時(shí)期 系統(tǒng)中溶解性還原耱量基本維持在某一濃度值附近上 下波動(dòng) 髓系統(tǒng)構(gòu)成不同 溶解性還原糖濃度存在一定的差異 5 在試驗(yàn)期 內(nèi) 系統(tǒng)中溶解性蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物氨氮的濃度隨反應(yīng)時(shí)間均呈下降趨勢(shì) 在反應(yīng)初期 系統(tǒng)中溶解性蛋白質(zhì)及氨氮的濃度總體上星舞高趨勢(shì) 最離分別 可達(dá)3 7 2 m g l 和1 1 6 m g l 在反應(yīng)末期 溶解性蛋白質(zhì)及氨氮濃度均在0 4 m g l 以下 系統(tǒng)t n 濃度的變化規(guī)律與n 0 3 一n 的去除規(guī)律基本一致 各系統(tǒng)反應(yīng)中 期時(shí)t n 的去除效果優(yōu)于反應(yīng)初期和術(shù)期 在反應(yīng)初期和木期 系統(tǒng)出水的t n 濃度均較高 在8 o 一1 3 8 m g l 范圍 t n 去除率為7 3 8 0 蕊在反應(yīng)中期 摘要 系統(tǒng)逡求t n 濃度基本維持在5 m g l 以下 t n 去除率均大于 6 在反應(yīng) 初期 生物質(zhì)水解發(fā)酵產(chǎn)物v f a s 以磊酸為代表 的釋放量隨時(shí)間呈升高趨勢(shì) 其中乙酸的累積濃度最高可達(dá)4 9 3 0 m g l 麗在反應(yīng)中期和來(lái)期 均未檢出v f a s 在試驗(yàn)期內(nèi) 系統(tǒng)存在反硝化除磷現(xiàn)象 反癍中期時(shí)各系統(tǒng)出水評(píng)濃度較反應(yīng) 初期高 明顯高于反應(yīng)末期出水田值 關(guān)鍵詞 潛流入工澎縫 反鞘純 碳源 生物質(zhì) 發(fā)酵產(chǎn)酸 玨 a b s t r a 了 a b s t r a c t m o s th o r i z o n t a ls u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d s l i n k e di ns e r i e sw i t hv f c o n s t r u c t e dw e t l a n d so rb i o l o g i c a lp r o c e s si nw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t o a nn o t t r e a tn 0 3 ne f f i c i e n t l yb e c a u s eo ft h el a c ko fc a r b o ns o u r c ew h e nt a k e ni n t ou s ei n p r a c t i c a le n g i n e e r i n g i nt h i st h e s i s t h em e c h a n i s mo fb i o m a s sf e r m e n t a t i o na n da c i d p r o d u c t i o n a sw e l l 鷦t h ee f f e c to fl i v i n gp l a n ta n db i o m a s so nt h ed e n i t r i f i c a t i o n w a ss t u d i e dt h r o u g hs e t t i n gu pf o u rs e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r s w h i c hw e r el i v i n g p l a n t n ob i o m a s sr e a c t o r n ol i v i n gp l a n t b i o m a s sr e a c t o r l i v i n gp l a n t b i o m a s sr e a c t o r l i v i n gp l a n t b i o m a s sw i t ha l k a l ip r e t r e a t m e n tr e a c t o r m a j o rf i n d i n g sa r es h o w n 舔 內(nèi)l l o w s 1 t h er e m o v a lp r o c e s so fn i t r a t ei nw 1 w 4s y s t e m sf o l l o w e dm o n o dm o d e li n t h et e s t t h ea p p a r e n tk i n e t i c so fw 1 一w 4 s y s t e m sw a sd i f f e r e n tf o rd i f f e r e n tl i m i t i n g f a c t o r s i nt h ee a r l ya n d e n ds t a g e a sw e l la si nt h ep r o p h a s eo ft h em i d d l e s t a g e t h e o b s e r v e dk i n e t i c so fw l w 4s y s t e m sf i tz e r o o r d e rr e a c t i o n 2 u n d e rt h es a m e c o n d i t i o n t h eg r o w t ho fl i v i n gp l a n tc o u l di m p r o v et h er e m o v a lr a t eo fn i t r a t et o s o m ee x t e n t b u tt h ed e g r a d a t i o no fb i o m a s sc o u l dg r e a t l ye n h a n c et h ee f f e c to f d e n i t r i f i c a t i o n t h er e m o v a lr a t eo fn i t r a t en i t r o g e na n dt h ed e n i t r i f i c a t i o nk i n e t i c c o n s t a n tc o u l db er a i s e dr e s p e c t i v e l yb y1 1 4 1 a n d8 1 7 b e c a u s eo fp l a n t i n g r e e d sa n db y1 4 2 9t i m e sa n d1 6 3 9t i m e sb e c a u s eo ft h ea d d i t i o no fh a r v e s t c a t t a i l 3 i nt h ee a r l ys t a g e t h ee f f e c to fd e n i t r i f i c a t i o no fb i o m a s sw i t ha l k a l i p r e t r e a t m e n tw a sb e t t e rt h a nt h a to fn a t u r a lb i o m a s s b u tt h er e s u l tw a so p p o s i t ei n t h em i d d l es t a g ea n dt h ee n ds t a g e i nt h ee a r l ys t a g e t h er e m o v a lr a t eo fn i t r a t e n i t r o g e na n dt h ed e n i t r i f i c a t i o nk i n e t i cc o n s t a n tw a si n c r e a s e dr e s p e c t i v e l yb y8 6 a n d6 6 o w i n gt oa l k a l ip r e t r e a t m e n to fb i o m a s s h o w e v e f t h er e m o v a lr a t eo f n i t r a t en i t r o g e na n dt h ed e n i t r i f i c a t i o nk i n e t i cc o n s t a n ti nw 3 s y s t e mw a sh i g h e rt h a n t h a ti nw 4 s y s t e mb y1 0 一5 5 a n d9 1 5 鰳t h ec o n c e n t r a t i o no fd i s s o l v e d r e d u c i n gs u g a rw a sl o w e ra t 0 0 4 d 0 6 m g l t h e d i s s o l v e dr e d u c i n g s u g a r c o n c e n t r a t i o nb e c a m el o w e ra n dl o w e ra l o n gw i t ht i m e t h ec o n c e n t r a t i o no ft h e i i i a b s t ra c r d i s s o l v e dr e d u c i n gs u g a ra l lr e m a i n e de s s e n t i a l l yc o n s t a n ti nt h et h r e es t a g e t h e c o n c e n t r a t i o no fd i s s o l v e dr e d u c i n gs u g a rw a ss l i g h t l yc h a n g e dw i t ht h es y s t e m c o m p o s i t i o n 5 t h e r ew a sad o w n t r e n di nt h ec o n c e n t r a t i o no fd i s s o l v e dp r o t e i na n d a m m o n i a n i t r o g e ni nt h ee x p e r i m e n t i nt h ee a r l ys t a g e t h em a x i m u mc o n c e n t r a t i o n v a l u eo ft h ed i s s o l v e dp r o t e i na n da m m o n i an i t r o g e nw a s3 7 2 m e 幾a n d11 6 m g l h o w e v e f t h ec o n c e n t r a t i o no fd i s s o l v e dp r o t e i na n da m m o n i an i t r o g e nw a sb e l o w 0 4 m g t i nt h ee n ds t a g e t h ev a r i a t i o no ft o t a ln i t r o g e nw a si nc o n s i s t e n tw i t ht h a to f n i t r a t en i t r o g e n t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft ni nt h em i d d l es t a g ew a st h eg r e a t e r t h et nc o n c e n t r a t i o no fe f f l u e n ti nt h ee a r l ya n de n ds t a g ew a sh i g h e rt h a nt h a t i n t h em i d d l es t a g e i t sr e m o v a lr a t eo fw a s7 3 8 0 h o w e v e r t h ec o n c e n t r a t i o no f t ni ne f f l u e n ti nt h em i d d l es t a g ew a su n d e r5 m g la n dt h er e m o v a lr a t eo ft nw a s o v e r9 0 6 t h er e l e a s ea m o u n to fa c e t i ca c i di n c r e a s e dg r a d u a l l yw i t ht i m ea n d b e c a m em a x i m a la t4 9 3 0 m g li nt h ee a r l ys t a g e b u ti nt h em i d d l ea n d e n ds t a g e t h e v a l u eo fa c e t i ca c i dw a st o ol o wt ob ed e t e c t e d t h e r ew a sas i m u l t a n e o u sr e m o v a lo f n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sb yd e n i t r i f y i n gp h o s p h o r u sa c c u m u l a t i o nb a c t e r i ai nt h e s t u d y t h et pc o n c e n t r a t i o no ft h ee f f l u e n ti nt h em i d d l es t a g ew a sh i g h e rs l i g l l t l y t h a nt h a ti nt h ee a r l ys t a g ea n dg r e a t l yt h a nt h a ti nt h ee n ds t a g e k e yw o r d s s u b s u r f a c ef l o ww e t l a n d d e n i t r i f i c a t i o n c a r b o ns o u r c e b i o m a s s f e r m e n t a t i o na n dp r o d u c t i o no fa c i d i v 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本人完全了解同濟(jì)大學(xué)關(guān)予收集 保存 使用學(xué)位論文的規(guī)定 同意如下各項(xiàng)內(nèi)容 按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版 本 學(xué)校有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版 并采用影印 縮印 掃描 數(shù)字化或其它手段保存論文 學(xué)校有權(quán)提供目錄檢索以及提供 本學(xué)位論文全文或者部分的閱覽服務(wù) 學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國(guó)家有 關(guān)部門或者機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版 在不以贏利為目的的前 提下 學(xué)?？梢赃m當(dāng)復(fù)制論文的部分或全部?jī)?nèi)容用于學(xué)術(shù)活動(dòng) 學(xué)位論文作者簽名 凇椿 川年 胃 e t 同濟(jì)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng) 陛聲明 本人鄭重聲明 所呈交的學(xué)位論文 是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下 進(jìn)行 研究工作所取得的成果尊除文中已經(jīng)注明弓 用的內(nèi)容外 本學(xué)位論文 的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的 已公開(kāi)發(fā)表或者沒(méi)有公開(kāi)發(fā)表的 作品的內(nèi)容 對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集 體 均已在文中以明確方式標(biāo)明 本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任 由本人承擔(dān) 學(xué)位論文作者簽名 年 川年 月 第1 章引言 1 1 水環(huán)境現(xiàn)狀 第1 章引言 水是入類賴以生存和發(fā)展不可替代的重要資源秘物蒺基礎(chǔ) 又是生態(tài)環(huán)境 的基本要素 然而 隨著現(xiàn)代化工業(yè)和城市的發(fā)展 人類物質(zhì)生活水平的提高 水污染及水資源短缺已成為世界各國(guó)共同面l 隱的嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 在發(fā)展中國(guó)家尤為 如此 以我國(guó)為倒 一方面 點(diǎn)源污染尚未得到有效控制 據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局 發(fā)布的 2 0 0 7 年中圈環(huán)境狀況公報(bào) 顯示 1 1 2 0 0 7 年全國(guó)廢水排放總量5 5 6 8 億噸 比上年增加3 7 其中 工韭凌水排放量2 4 6 6 億噸 比上年增加2 7 城鎮(zhèn)生活污水排放量3 1 0 2 億噸 比上年增加4 6 而全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理率只 有 大量未經(jīng)處理的污廢水排入河流 潮灞和水庫(kù) 另一方謠 農(nóng)監(jiān)面源 城市面源污染加劇 導(dǎo)致河流 湖泊等水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重 據(jù)調(diào)查顯示 我國(guó) 意源污染對(duì)河流 湖泊所產(chǎn)生的影響澄經(jīng)超過(guò)點(diǎn)源的污染量 罄 2 0 0 7 年七大水 系1 9 7 條河流4 0 7 個(gè)斷面中 i i i i 類 v 類和劣v 類水質(zhì)的斷面比例分 別為4 9 9 2 6 5 和2 3 6 主要污染指標(biāo)為氨氮 b o d 5 和石油類 2 8 個(gè)國(guó) 控重點(diǎn)湖 庫(kù) 中 滿足i i 類水質(zhì)的2 個(gè) 占7 1 i i l 類的6 個(gè) 占2 1 4 類的4 個(gè) 占1 4 3 v 類的5 個(gè) 占1 7 9 劣v 類的1 1 個(gè) 占3 9 3 主 要污染指標(biāo)為總氮和總磷l 由于受到不同程度的污染 水質(zhì)型缺水已成為制約 我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和維持生態(tài)良性循環(huán)的重要因素同 污水處理與資源化已成為當(dāng)今世界解決和減緩水資源危機(jī)的重要研究課題 和有效途徑 然而 現(xiàn)有的常規(guī)二級(jí)生化污水處理廠不僅基建投資大 運(yùn)行費(fèi) 用較高 且主要是以去除碳源污染物為目標(biāo) 經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后的出水排入水體后 仍將會(huì)引起 富營(yíng)養(yǎng)化 等水環(huán)境問(wèn)題 雖然深度處理可解決上述問(wèn)題 但即 使經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)也因投資和運(yùn)行費(fèi)用昂貴而難以承受 因此迫切需要尋 第1 章引言 求一種經(jīng)濟(jì) 有效的污水處理手段 被譽(yù)為 污水處理酶革命 4 l 的人工濕地污 水處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生 1 2 人工濕地污水處理技術(shù) 1 2 1 人工濕地概述 人工瀑地是報(bào)據(jù) 地處理系統(tǒng)及水生植物處理污水的原理 模擬天然濕地 的結(jié)構(gòu)與功能 選擇一定的地理位置 人為設(shè)計(jì)建造的 可監(jiān)控的 工程化處 理系統(tǒng) 5 6 1 人工濕地依靠系統(tǒng)中 基質(zhì) 植物 微生物 的物理 化學(xué) 生物的三重 協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)污水的高效凈化 同時(shí)通過(guò)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán) 促進(jìn)綠色掇物生長(zhǎng)并使其增產(chǎn) 實(shí)現(xiàn)廢水的資源化和無(wú)害化i 7 8 l 與其他污水處理工藝相比 人工濕地具有如下優(yōu)點(diǎn) 9 l 應(yīng)用廣泛 可以小 型化和分散式建設(shè) 處理效果好 出水水質(zhì)優(yōu)于二級(jí)水標(biāo)準(zhǔn)或更高 抗沖 擊能力較強(qiáng) 對(duì)污水的負(fù)荷波動(dòng)有一定的自適應(yīng)能力 工程投資和運(yùn)行費(fèi)用 低 維護(hù)管理簡(jiǎn)單方便 可直接或間接提供效益 如水產(chǎn) 畜產(chǎn) 造紙?jiān)?料 建材 綠化 野生動(dòng)物棲息 娛樂(lè)和教育等 從麴然調(diào)節(jié)作用看 人工濕 地還具有吸收二氧化硫 氮氧化物 二氧化碳等氣體 增加氧氣 凈化空氣 消除城市熱島效應(yīng) 光污染和吸收噪聲等強(qiáng)大的生態(tài)修復(fù)功能 正是幽于人工濕地具有如此突出的優(yōu)點(diǎn) 因此r 漸受到環(huán)境學(xué)家 生態(tài)學(xué) 家和景觀設(shè)計(jì)師的青睞 成為水污染控制 生態(tài)修復(fù)j 和景觀設(shè)計(jì)研究的熱點(diǎn) 具有廣闊的運(yùn)用前景 誠(chéng)然 人工濕地也存在一些不足f l o 如 占地面積較大 相對(duì)于傳統(tǒng)的二級(jí)污水處理廠 易受自然氣候條件的影逮遙 冬季處理效 率欠佳 夏季有潛在的疾病傳播媒介棲息 如蚊 蠅等 生物和水力的復(fù) 雜性及其對(duì)系統(tǒng)處理機(jī)制 動(dòng)力學(xué)理解的缺乏 不鞲確的設(shè)計(jì)規(guī)范和運(yùn)行參 數(shù) 目前人工濕地的設(shè)計(jì)主要是參照美國(guó)e p a 的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 2 第1 章引畝 2 2 人工濕地的分類 國(guó)內(nèi)外學(xué)者黠人工濕地系統(tǒng)的分類方法多種多樣 根據(jù)系統(tǒng)中占優(yōu)勢(shì)的大 型水生植物種類的不同 人工濕地可分為浮游植物系統(tǒng) 挺水植物系統(tǒng)和沉水 植物系統(tǒng) 對(duì)于處理污水盼入工漫地面言 主要采用挺水植物系統(tǒng) 根據(jù)系統(tǒng) 中水面位覆的不同 入工濕地通常分為自由表面流入工濕地 f r e ew a t e rs u r f a c e w e t l a n d f w s 和潛流人工濕地 s u b s u r f a c ef l o ww e t l a n d s s f 具體構(gòu)造如圖 1 1 所示 不間類型的人工濕地對(duì)污染物的去除效能不同 具有各自的優(yōu) 缺 點(diǎn) 1 2 2 1 自由表面流人工濕地 宦盤表面流人工濕地類儆予天然沼澤 求匭暴露予大氣 污水緩慢德從濕 地基質(zhì)襲層流過(guò) 水位較淺 一般為0 3 0 5 m f w s 系統(tǒng)對(duì)懸浮物 有機(jī)質(zhì)的去 除效果較好 但對(duì)氮磷的去除率偏低 1 0 重5 與潛流浸遮系統(tǒng)楣比 其 優(yōu)點(diǎn)在于投資少 操作簡(jiǎn)單 運(yùn)行費(fèi)用低 缺點(diǎn)是水力負(fù)荷攀低 占地面積較 大 運(yùn)行易受自然氣候條釋影響瀾 在北美多采用魯由表面流型人工濕地 但在 歐洲發(fā)展緩慢 3 第1 章引言 水半游流 人r 濕地 pf 弋螋坐螋監(jiān)廣 慚l 愀 圖11 人工濕地的類型及構(gòu)造示意圖 f i 9 1 s c h e m a t i c d i a g r a m o f d i f f e r e m t y p eo f c o n s t r a e t e d w e t l a n d 1222 潛流人工濕地 潛流人工濕地是日前廣泛研究和應(yīng)用的濕地處理系統(tǒng) 其水面位于填料層 咀下 根據(jù)系統(tǒng)中水體流動(dòng)的狀忐可將其分為水平潛流系統(tǒng) h o r i z o n t a l s u b s u r f a c ef l o w w e t l a n d h f 和垂直流系統(tǒng) v e r t i c a lf l o w w e d a n 山v f 1 水平潛流人工濕地 水平潛流人工濕地園污水從一端水平流過(guò)填料床而得名 第一座運(yùn)行性h f 系統(tǒng) 1 9 7 4 年在德1 國(guó)o t h f r e s e n 投入運(yùn)行 系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)填料床組成 床 體填充基質(zhì) 床底設(shè)有防滲層 在h f 系統(tǒng)中 污水在濕地床表面以下流動(dòng) 因 而一方面可以充分利用填料表面的生物膜 豐富的植物根系和基質(zhì)截留等作用 以提高處理效果和處理能力 另 方面 由于水流在地表下流動(dòng) 故保溫性好 處理效果受氣溫影響小 衛(wèi)生條件較好 是目前國(guó)際上研究和應(yīng)用較多的一種 濕地處理系統(tǒng)1 1 與自由表面流人工濕地相比 h f 濕地系統(tǒng)能承受較大的水 第1 章引言 力負(fù)荷與污染負(fù)荷 可有效去除b o d c o d s s 及重金屬等污染指標(biāo) 其出水 水質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)二級(jí)處理的出水水質(zhì)1 1 5 1 但h f 系統(tǒng)的投資費(fèi)用要比刖s 系統(tǒng)略高 控制也相對(duì)復(fù)雜 根據(jù)k i c h u t h 的根區(qū)理論 植物根系的釋氧 使其周圍的微環(huán)境依次出現(xiàn)好 氧 缺氧和厭氧狀態(tài) 這是水平潛流型人工濕地脫氮的重要機(jī)理之一 但u se p a 的研究報(bào)告指出 水平潛流濕地系統(tǒng)中的大氣復(fù)氧和植物釋氧能力遠(yuǎn)不能滿足 床內(nèi)微生物的好氧呼吸 事實(shí)上大部分床區(qū)處予缺氧或厭氧狀態(tài) 限制了硝化 反應(yīng)的進(jìn)行 故h f 系統(tǒng)脫氮效果往往不及f w s 系統(tǒng)1 7 1 因此 有學(xué)者認(rèn)為對(duì)進(jìn) 水進(jìn)行硝化處理后 可大幅度提高其脫氮效率 h f 系統(tǒng)在歐洲鹿用廣泛 在丹 麥 德國(guó) 英國(guó)每個(gè)國(guó)家都至少有2 0 0 座系統(tǒng)在運(yùn)行 2 垂直流人工濕地 在垂直流人工濕地系統(tǒng)中 污水從濕地表面縱向流向填料床的底部或從底 部垂直向上流進(jìn)表面 該系統(tǒng)往往采用間歇方式運(yùn)行 床體處予不飽和狀態(tài) 在進(jìn)水間隙 空氣填充到床體中 保證了下一周期投配的污水與空氣的充分接 觸 提高了氧的傳遞效率 就麗強(qiáng)化7 b o d 去除和氨氮硝化的效果 研究表明 v f 系統(tǒng)硝化能力可達(dá)到8 0 9 0 以上1 1 6 l 被認(rèn)為是污水硝化的可靠場(chǎng)所 可用 于處理氨氮含量較嵩的污水 然而 生物脫氮是硝化和反硝化序列作用的結(jié)果 在垂直流人工濕地中 由于缺少反硝化進(jìn)行的缺氧環(huán)境 反硝化效果欠佳 因 此 對(duì)t n 靜去除率一般只有4 0 左右 v f 系統(tǒng)因具有較高的凈化效率和相對(duì)較小的土地需求等優(yōu)點(diǎn)而變得越來(lái)越 普遍f 1 7 l 但其對(duì)懸浮物的去除效果欠佳 易發(fā)生基質(zhì)堵塞現(xiàn)象 控制復(fù)雜 落 千 淹水時(shí)間長(zhǎng) 夏季易孳生蚊蠅 另外 構(gòu)建覆蓋整個(gè)表面的布水系統(tǒng)也使其 基建費(fèi)用相對(duì)較高 故不如姍譴用廣泛1 1 8 0 3 1 2 3 人工濕地污染物去除機(jī)理 人工濕地依靠系統(tǒng)內(nèi)水體 基質(zhì) 水生植物 微生物和腐殖化碎屑之間一 5 第1 章引言 系剃復(fù)雜的物理 化學(xué)和生俄反應(yīng) 通過(guò)沉淀 過(guò)濾 吸附 離子交換 植物 吸收和微生物分解 轉(zhuǎn)化及吸收等途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮物 有機(jī)物 營(yíng)養(yǎng)元素 金 屬離子 瘸原體和灘降解有桃物等污染物鯰去除 人工濕逮對(duì)污染物的主要去 除機(jī)理見(jiàn)表1 1 2 4 1 表1 1 人 f 遂逮對(duì)污染耪戇主要去除稅理 t a b l e l 1m e c h a n i s mo fp o l l u t a n tr e m o v a li nc o n s t r u c t e dw e t l a n d 化鬻 淀淀 吸辯 pp 爭(zhēng)ps 分解p 沉淀或共沉淀為不溶健物璇 吸辮 妊摹囊袋裝物表委 不穩(wěn)定化合物通過(guò)紫外輜射 氧 化和還原等公解 沒(méi) s s s e t t l e a b l es o l i d s 日j 沉降嘲侔 c s c o l l o i d a ls o l i d s 脫狀l l l i l 體 h m h e a v ym e t a l s 重余屬 r o r e f r a c t o r y o r g a n i c s 難降解古機(jī)物 b v b a c t e d aa n d v i r u s e s 細(xì)菌和j i j i 游 p p r i m a r y e f f e c t 洲 s s e c o a o a r ye f f e c t 次要籜懲 l o n c i d e n t a le f f e c t 囂i g 蟛g 1 懸浮固體在s f 系統(tǒng)和h f 系統(tǒng)中 懸浮固體的去除都是在濕地的進(jìn) 爨5 1 0 m 內(nèi)完成 主要透過(guò)物理過(guò)程去除 翔沉淀和過(guò)濾作用 過(guò)濾主要發(fā)生 在懸浮固體與基質(zhì) 植物根系和莖部的碰撞過(guò)程中 因此懸浮闌體去除率的高 低主要決定于污拳與植物和基矮的接觸程度 2 有機(jī)物水中可生物降解顆粒性有機(jī)物通常在系統(tǒng)中沉淀或過(guò)濾后分 解為溶解性有枕貔 溶解性有機(jī)耪善先傳質(zhì)到附著在穗物莖部和粳區(qū) 基質(zhì)表 6 第1 章引言 面的生物膜上 依攥溶解氧濃度不同 分別通過(guò)好氧 缺氧和厭氧途徑降解 3 氮素濕地進(jìn)水中的氮主要以有機(jī)氮和氮氮的形式存在 氮的去除主要 透過(guò)微生物的氨化 硝化和反硝化途徑去除 橙物的吸收與收割只有在低負(fù)荷 人工濕地系統(tǒng)中對(duì)脫氮才起重要的作用 惰性氮?jiǎng)t可永久性存貯在碎屑的惰性 組分中 當(dāng)p h 值高予1 0 時(shí) 水中的氨氮向大氣中揮發(fā) 4 磷素與脫氮相似 植物的吸收與收割只有在低負(fù)荷人工濕地系統(tǒng)中對(duì) 除磷才起重要的作用 雖然微生物對(duì)磷也有吸收 但死亡后又釋放出來(lái) 對(duì)除 磷意義不大 主要的除磷途徑是基質(zhì)對(duì)磷的吸附和磷與f c 3 a i c a 2 和m 9 2 等金屬離子發(fā)生的能學(xué)沉淀作用 5 金屬離子金屬離子的去除途徑主要有 植物的吸收和生物富集作用 基質(zhì)的吸附沉淀作震和金屬離子與s 玉形成硫化物沉淀 6 難降解有機(jī)物與傳統(tǒng)污水處理工藝相比 濕地處理系統(tǒng)能更有效地去 除難降解有輥物 這與濕地中存在種類繁多 數(shù)量巨大的微生物群落直接褶關(guān) 此外 研究表明水生植物的代謝作用和直接吸收對(duì)難降解有機(jī)物的去除也有相 當(dāng)作用 因此 濕地系統(tǒng)可有效地處理多種工業(yè)廢水l 瑚 7 細(xì)菌 出水中細(xì)菌和寄生蟲(chóng)卵的含量是一項(xiàng)重要的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo) 濕地對(duì) 細(xì)菌和寄生蟲(chóng)卵的去除機(jī)理有 根系分泌物對(duì)瘸原體的滅活作用 在不利條件 下的死亡 基質(zhì)層的沉淀和過(guò)濾作用 其中 水力負(fù)荷和水力停留時(shí)間對(duì)沉淀 和過(guò)濾作用影響較大 2 4 人王濕地的發(fā)展與應(yīng)用 人工濕地污水處理技術(shù)的發(fā)展可追溯到1 9 0 3 年 英國(guó)約克郡e a r b y 州建立 了世界上第一座用予處理污水的人工灞地 并連續(xù)運(yùn)行至1 9 9 2 年1 2 6 1 麗人工濕 地污水處理工藝被世界各地所重視并得到較廣泛應(yīng)用則始于2 0 世紀(jì)6 0 年代 早期的瀑地污水處理系統(tǒng)通常以沼澤的形式出現(xiàn) 且被結(jié)合到氧化塘處理工藝 中以提高其處理效果 直至1 9 5 3 年德因m a xp l a n c k 研究所的k a t h es e i d e l 博士 7 第1 章引言 在研究中發(fā)現(xiàn) 人王濕地中的蘆葦能夠去除污水中大量的有機(jī)和無(wú)楓污染物 人們才將人工濕地列為一項(xiàng)專門的污水凈化技術(shù) 并開(kāi)展有目的的研究1 2 7 1 1 9 7 2 年 k i c k u t h 根區(qū)理論 l 蚓的提出掀起了人工瀑地處理技術(shù)研究與應(yīng)用的熱潮 標(biāo)志著人工濕地作為一種獨(dú)具特色的新型污水處理技術(shù)正式進(jìn)入水污染控制領(lǐng) 域 霉前入工濕地已在歐美德到較廣泛的應(yīng)用 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) 截壹2 0 0 7 年 歐洲建有一萬(wàn)多座人工濕地 北美有近兩萬(wàn)座人工濕地 亞洲 澳洲 拉丁美 洲也有越來(lái)越多的人工瀑地污水處理系統(tǒng)建成和投入運(yùn)行 我國(guó)人工濕地的研究起步較晚 主要集中于 七五 和 八五 期削2 9 1 繼天津市環(huán)保所在1 9 8 7 年建成我國(guó)第一個(gè)蘆葦?shù)毓こ讨髄 翊 1 9 8 9 年于北寨昌 平縣 1 9 9 0 于深圳白泥坑等地也建成了人工濕地污水處理示范工程 其出水優(yōu) 予二級(jí)處理 年代以來(lái) 云南 河冀藝 廣東 北京及遼寧等省市也陸續(xù)開(kāi)展 了利用人工濕地技術(shù)處理工業(yè)及生活污水 2 0 0 2 年 云南撫仙湖建成了當(dāng)時(shí)國(guó) 武最大的人工濕地 目處理污水途3 5 噸 其作用相當(dāng)手一座小型污水處理廠 目前 人工濕地不僅能夠用于城市污水的一級(jí)或二級(jí)處理1 3 1 稍l 還可以處 理包括養(yǎng)巰廢承l(wèi) 粥翻 垃圾滲濾液1 3 7 3 羽 工鱟廢水1 3 9 刪 農(nóng)韭污水p 1 辯l 酸礦攤 水 4 3 4 4 暴雨徑流1 4 5 7 l 等污水 同時(shí) 還可控制面源污染 4 8 5 恢復(fù)和煎建河 流 潮泊瀑地 5 2 翮 在線修復(fù)受污染的河流 湖泊弘 5 6 l 等各個(gè)方面 1 3 濕地反硝化脫氮研究 姨上述不兩類型人工澎地的特點(diǎn)和污染物去除機(jī)理分析來(lái)看 透過(guò)進(jìn)出東 方式 植物和基質(zhì)的合理選擇與搭配 人工濕地可以實(shí)現(xiàn)對(duì)t s s 有機(jī)物 細(xì)菌 和磷等的穩(wěn)定 高效豹去除1 5 7 5 9 1 但對(duì)氮的去除效率卻較低 毯前潛流人工濕 地的脫氮效率普遍在2 0 6 5 之i i j l 6 0 6 1 l 因此 如何提高人工濕地系統(tǒng)的脫氮 效率逐漸成為人們研究的熱點(diǎn) 1 3 1 氦素的轉(zhuǎn)移與去除 8 第1 章引育 氮在人工潼地系統(tǒng)中呈現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的生物地球化學(xué)循環(huán) 包括七種價(jià)態(tài)有 機(jī) 無(wú)機(jī)形式間的多種轉(zhuǎn)換 污水中氮污染物存在的主要形式為 有機(jī)氮 婦蛋自質(zhì) 氨基酸 尿素 胺類化合物 磷基化合物等 無(wú)視氮 包括氨態(tài) 氮 n i 1 3 和n h 4 一般以前者居多 和硝態(tài)氮 n 0 2 和n 0 3 在防滲人工濕地系統(tǒng)中 忽略濕地和周蠢拳體的氮交換量 系統(tǒng)中的氮去 除途徑如圖1 2 所示 包括氨的揮發(fā) 微生物作用 植物吸收以及基質(zhì)吸附等 6 2 塒 n 2 n 2 0 g a s m a t r i x v o l a t i l i z a t i o na b s o r p t i o n t b i o m a s s u p t a k e b i o m a s su p t a k e 圖1 2 人工濕地氮去除途徑 f i g 1 2t h er e m o v a lm e t h o d so fn i t r o g e ni nc o n s t r u c t e dw e t l a n d s b i o m a s s u p t a k e 作為植物生長(zhǎng)不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 廢水中的無(wú)機(jī)氮可以直接被水生植物 吸收利用 并通過(guò)植物的收割從廢水和濕地中移除 但這部分氮僅占濕地系統(tǒng) 去除的總氮量的很小一部分 b r i x 6 5 1 研究表驥挺水植物的氮吸收量為 9 第1 章引言 0 0 5 5 0 6 8 5g n m 2 d 一 關(guān)于蘆葦?shù)樟康难芯拷Y(jié)果有0 0 4 5g n m 2 d 1 斷 0 1 2 g n m 2 d 1 6 7 0 2 1 4g n n 1 2 d 1 6 s 1 此外 植物根系的生長(zhǎng)增大了土壤空隙率 從而加強(qiáng)了水分蒸散和n i 1 3 揮發(fā) 但由于氨氮只有在p h 值 l o 4 的堿性條件下 才會(huì)有顯著的揮發(fā) 而潛流人工濕地系統(tǒng)p h 值一般維持在7 8 之間 故通過(guò)揮 發(fā)損失的氨氮量可以忽略不計(jì) 小于t n 去除量的o 5 1 6 9 1 基質(zhì)吸附主要是 針對(duì)系統(tǒng)中的氨氮而言 但這個(gè)過(guò)程是快速可逆的 不具有持久性 且對(duì)填料 的性能要求較高 需要可提供大量活性位點(diǎn)的特殊材料 如沸石 方可實(shí)現(xiàn)吸 附過(guò)程 故不能視為是長(zhǎng)期去除氨氮的穩(wěn)定歸宿 因此 微生物的轉(zhuǎn)化是人工 濕地系統(tǒng)脫氮的主要途徑 s a n t e e 曾報(bào)道 7 0 通過(guò)微生物作用去除的氮量占氮去 除總量的6 0 8 6 目前 多數(shù)研究人員認(rèn)為 微生物對(duì)氮污染物的去除主要是通過(guò)以下3 個(gè) 作用序列完成的 氨化作用 即有機(jī)氮在微生物作用下分解轉(zhuǎn)化為n h 3 n 硝化作用 即氨態(tài)氮在硝化細(xì)菌的作用下被氧化成硝態(tài)氮 反硝化作用 即硝態(tài)氮在反硝化菌的作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)饣虻趸锏倪^(guò)程 由于氨化作用和 硝化作用這兩個(gè)步驟只是氮素在濕地系統(tǒng)中存在形式的轉(zhuǎn)換 最終只有通過(guò)反 硝化作用 將n 0 3 和n 0 2 轉(zhuǎn)化為n 2 或n 2 0 方可從系統(tǒng)中去除 因此 生物 反硝化是濕地生態(tài)系統(tǒng)氮去除的重要機(jī)制 7 1 7 3 1 3 2 反硝化脫氮機(jī)理 反硝化作用的實(shí)質(zhì)是在缺氧條件下硝態(tài)氮的生物化學(xué)還原過(guò)程 7 4 在反硝 化過(guò)程中 硝態(tài)氮還原可能有兩種轉(zhuǎn)化途徑 即 同化反硝化 合成 最終形 成有機(jī)氮化合物 成為菌體的組成部分 另一途徑為異養(yǎng)反硝化 分解 最終 產(chǎn)物為氣態(tài)氮化物 n 2 n o n 2 0 以n 2 為主 由于n o 對(duì)生物有劇毒 以n o 為最終產(chǎn)物的細(xì)菌往往難以存活 因此 通 常把能夠還原硝酸鹽或亞硝酸鹽產(chǎn)生n 2 0 或n 2 的細(xì)菌稱為反硝化細(xì)菌 大多數(shù) 反硝化細(xì)菌是兼性厭氧細(xì)菌 在分子態(tài)氧存在時(shí) 反硝化菌氧化分解有機(jī)物 l o 第1 翥引言 剝?nèi)撤肿友踬簽樽罱K邀予受體 雀無(wú)分子態(tài)氧條件下 愛(ài)硝純蕙剝鼴磷酸鹽或 亞硝酸鹽中的 和n 3 作為能量代謝中的電子受體 有機(jī)物作為碳源及電予供 落提供篷量 反鞘訖薤粳撂疑氮鎣鮑營(yíng)葵類型霹勢(shì)必邑莽菌稻異養(yǎng)蘸涎類 1 3 2 1 自養(yǎng)型反硝化脫氮 鑫養(yǎng)型脫氨是塞彝養(yǎng)襄硝純蕾參與完成羹脫氮形式 鴦養(yǎng)蕊不露要籟翱有 機(jī)碳源 而是通過(guò)氧化無(wú)機(jī)物獲得能量 人熊嘗試了篷蘸幫氫終為電予供搭進(jìn)符塵秘麓氮過(guò)程 并聯(lián)褥了一定戎果 v a nd eh o e k 等對(duì)元素硫進(jìn)行了研究 其優(yōu)點(diǎn)是所涉及的自養(yǎng)型硫細(xì)菌對(duì)人類健 康無(wú)害 餐缺陷是每還原6 m o l 磷酸鹽霹產(chǎn)生5 t o o l 硫酸鹽 囂硫酸鹽f 特翁是鎂 鹽 會(huì)引起腹瀉 且出水堿度較大 而氯也許是墩寓有吸引力的電子供體 它不 毽搴身無(wú)毒 其氧純產(chǎn)物求氌無(wú)害 登蘺透袁磐有許多學(xué)者正在進(jìn)行這方強(qiáng)蘸 研究 如電極一生物膜法反硝化 但值得淀意的是 氫是 種易燃易爆物質(zhì) 這使撂愛(ài)痊器的設(shè)計(jì)藕安全運(yùn)行難度有新增燕 1 3 2 2 異養(yǎng)型反硝化脫氮 異養(yǎng)愛(ài)戮訖是蠢異養(yǎng)型徽生銹完畿的生詫愛(ài)應(yīng) 它翻在蘢氧或溶解氧極低 的條件下 以硝酸鹽為最終電子受體 易降解的有機(jī)物作為電予供體 微生物 茲愛(ài)磷詫麓力主要是酉程爝碳源攜丞鼗 通常襄示為 瑟秘烈或器0 勐n 理論上 去除lm gn 0 3 n 需要消耗2 8 6 0 y h 的c o d y h 為異養(yǎng)菌的產(chǎn)率系數(shù) 根據(jù) 溪襤污泥蒙學(xué)模壅a s m i y u 取0 6 7 酃么去豫重m gn 0 3 n 麩理論上所需可降 解有機(jī)底物c o d 為8 6 7 m g 而去除1m gn 0 2 n 理論上需要有機(jī)物底物5 2 0 m g 矧 毽遴求c o d 緞 8 6 7 辯薺不麓送行鬻贏笈磷純 因?yàn)檫M(jìn)承中部分蜀生物 降解有機(jī)物和氮轉(zhuǎn)化為生物量 一些緩慢降解有機(jī)物不足以在缺氧條件下被迅 速代謝剃震 麗籃魏氮工藝不同 剩藉可生耪簿解有橇耨鮑效率盎不弼 掰以 實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)完全反硝化所需的c o d n 往往高于理論值 1 3 3 反硝化脫氮影響因素 第1 章引言 1 p h 值 p h 值是影響反硝化速率和反硝化最終產(chǎn)物的一個(gè)重要環(huán)境因子 對(duì)反硝化 麓的生長(zhǎng)來(lái)說(shuō) 最健范圍6 5 7 5 此時(shí)反硝化速率最大1 7 6 1 環(huán)境p h 值可影響 反硝化反應(yīng)的最終產(chǎn)物 當(dāng)p h 值低于6 0 時(shí) 最終產(chǎn)物以n 2 0 占優(yōu)勢(shì) 當(dāng)p h 僮高于8 0 時(shí) 會(huì)出現(xiàn)n 0 2 的累積 雖p 玨值越高 n 0 2 積累的越多 這是因?yàn)?高p h 值抑制了亞硝酸鹽還原酶的活性 而對(duì)硝酸鹽還原酶活性影響不大所致 2 溫度 廢水生物處理中的反應(yīng)溫度對(duì)微生物的生長(zhǎng) 繁殖關(guān)系密切 溫度支配著 酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 微生物的生長(zhǎng)速度以及化合物的溶解度等 因褥對(duì)污染物的降 解轉(zhuǎn)化起著關(guān)鍵作用 反硝化菌對(duì)溫度變化雖不如硝化細(xì)菌敏感 但反硝化效 果也受溫度變純的影響 溫度對(duì)反硝億速率的影豢可蠲阿累尼鳥(niǎo)額 a r r h e n i u s 公式或其修改式來(lái)表達(dá)1 7 7 露現(xiàn) r 0 2 0 1 0 r d 一2 國(guó) 式中r d t1 時(shí)的反硝化速率 m g l i d d j 汐 一2 0 時(shí)盼反硝化速率 m g l q d 卜溫度 為一溫度常數(shù) 對(duì)反硝化作用來(lái)說(shuō) 般溫度控制在2 0 c 4 0 c 此時(shí)可獲得較好的處理效 果 且隨著溫度的升高 反硝化速率也高 當(dāng)溫度超過(guò)柏 時(shí) 微生物的蛋自 質(zhì)會(huì)迅速變性 酶系統(tǒng)遭到破壞而失去活性 致使反硝化速率下降 當(dāng)?shù)陀? 5 時(shí) 反硝化速率將明顯降低 低于5 時(shí) 反硝純過(guò)程雖能進(jìn)行 但由予低溫會(huì) 降低微生物代謝活力 使其處于生長(zhǎng)繁殖停滯狀態(tài) 故速率極低 3 溶解氧 反硝化菌是兼性細(xì)菌 既能進(jìn)行有氧呼吸 也能進(jìn)行無(wú)氧呼吸 當(dāng)同時(shí)存 在分子態(tài)氧和硝酸鹽時(shí) 優(yōu)先進(jìn)行有氧呼吸 反硝純菌降解含碳有機(jī)物麗抑制 了硝酸鹽的還原 為了保證反硝化的順利進(jìn)行 必須保持嚴(yán)格的缺氧狀態(tài) 微 1 2 第1 牽引言 生物從有氧呼吸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)氧呼吸的關(guān)鍵是合成無(wú)氧呼吸的酶 藹分子態(tài)氧的存 在會(huì)抑制這類酶的合成及活性 因此 一般認(rèn)為 系統(tǒng)中溶解氧維持在0 5 m g l 以下時(shí) 反硝化反應(yīng)能夠正常進(jìn)行 7 s 7 9 1 4 有機(jī)碳源 反硝化菌多是異養(yǎng)菌 可利用的碳源量是影響反硝化效能豹 個(gè)關(guān)鍵因素 每將l gn 0 3 1 n 反硝化成n 2 需要消耗相當(dāng)于8 6 7 9c o d 的有機(jī)物 然而 對(duì) 于能夠高效去除有機(jī)物的人工濕地焉富 系統(tǒng)中碳源的分布并不常常與反硝化 作用活躍的區(qū)域同步 故反硝化過(guò)程可能存在碳源不足現(xiàn)象 一般來(lái)講 當(dāng)進(jìn) 承中的c 0 嘲值小于3 時(shí) 即可認(rèn)為碳源不足 需要提供合適的碳源 其 來(lái)源有 是污廢水中可生物降解的溶解性有機(jī)物 二是外投加有機(jī)物質(zhì) 如 甲醇 醋酸鹽等 三是內(nèi)源代謝過(guò)程中產(chǎn)生的可生物降解的溶解性有機(jī)物 但 由于內(nèi)源反硝化的結(jié)果是細(xì)胞物質(zhì)有所減少 且伴有n h 3 的生成 故廢水處理 過(guò)程中均不希望此種反應(yīng)占主導(dǎo)地位 此外 碳源物質(zhì)種類的不同也會(huì)影響系 統(tǒng)的反硝化速率 因此 尋求一種合適的有機(jī)碳源成了異養(yǎng)型反硝化脫氮研究 的熱點(diǎn) 3 4 反硝化脫氮數(shù)學(xué)模型 為了更好地模擬生物脫氮過(guò)程 學(xué)者們對(duì)反硝化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入研究 并提出了各種不同的反應(yīng)模型 綜合起來(lái)大概有以下幾種f 8 0 l 1 零級(jí)反應(yīng)模 式 2 單m o n o d 模式 3 雙m o n o d 模式 1 零級(jí)反應(yīng)模型 1 9 7 5 年巴納特 b e m a r d 提出 當(dāng)有機(jī)碳源充足且磷態(tài)氮濃度較高時(shí) 反硝 化過(guò)程在表觀上呈現(xiàn)零級(jí)反應(yīng) 反硝化速率與硝態(tài)氮濃度無(wú)關(guān) 只與反硝化菌 的活性和數(shù)量有關(guān) 其動(dòng)力學(xué)方程式為 d c d t k 威艫硝酸鹽氮的去除速率 g u k d 第1 章引言 卜零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)表征常數(shù) 2 單m o n o d 模型 當(dāng)有機(jī)物投翔過(guò)量 只有硝態(tài)氮濃度是脫氮反應(yīng)期速率的限制性因素時(shí) 脫氮的生物動(dòng)力學(xué)模型便簡(jiǎn)化成單一底物限制模型 1 9 7 0 年l a w r e n c e 和 m c c a r t y 將m o n o d 方程弓 入水處理領(lǐng)域 其表達(dá)式如下 1a s s n 杪 一i 1 f v m a x k n s n 爐硝酸鹽氮的還原速率 d 1 廣硝酸鹽氮的最大還原速率 d 1 瓢一硝酸豁氮濃度 m g u 1 產(chǎn)反應(yīng)時(shí)f n j d i 0 一硝態(tài)氮飽和常數(shù) m g 0 1 謦 f 時(shí)刻微生物濃度 m g v s s l 1 3 雙m o n o d 模式 從理論上講 脫氮過(guò)程受雙底物限制 即受硝態(tài)氮濃度和有機(jī)物濃度的限 制 生物脫氮?jiǎng)恿W(xué)的研究目的是表征硝酸鹽氮電子受體和有機(jī)物電子供體兩 者與微生物比增殖速率的關(guān)系 在生物脫氮中 有機(jī)物作為外加的電子供體 若投加過(guò)壁 則將轉(zhuǎn)為出流 使得出水的化學(xué)需氧量c o d 增高 若加量不足 則作為電子受體的硝酸鹽氮將會(huì)因沒(méi)有足夠的還原所需的氫而殘留水中 達(dá)不 到處理效果 這樣就需要有機(jī)物的投加量適當(dāng) 因而出現(xiàn)了有機(jī)物 硝酸鹽氮 兩者都可能成為微生物增殖率限制因素的情況 在生物脫氮中 對(duì)于有兩種低 予飽和濃度底物存在的反應(yīng) 兩種底物必將都影響微生物的總