ANAMMOX流化床反應(yīng)器的性能研究與模擬.pdf

1、在處理含氮廢水上，厭氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation，簡(jiǎn)稱ANAMMOX)比傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝更經(jīng)濟(jì)高效。其最大的特點(diǎn)是，將氨氮(NH4+-N)和亞硝氮(NO2--N)轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)?N2)，而不需外加氧氣和碳源。液固流化床反應(yīng)器可有效地減少內(nèi)外擴(kuò)散限制對(duì)底物擴(kuò)散的影響。而易于流化的多孔聚乙烯醇(PVA)顆粒的選用，既有助于生物生長(zhǎng)，同時(shí)可以有效的減少能量消耗。 本文對(duì)ANAMMOX流化床反應(yīng)器

2、的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬進(jìn)行研究，應(yīng)用PVA顆粒作為ANAMMOX菌的生物掛膜填料，建立兩相流化床(FBR)生物膜反應(yīng)器，進(jìn)行脫氮工藝研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：總氮(T-N)、亞硝氮(NO2--N)去除率和硝氮(NO3--N)產(chǎn)率與氨氮去除率之比為1.86:1.02:0.16。由于含有ANAMMOX菌，PVA顆粒的顏色由白色變?yōu)樽丶t色。應(yīng)用變性梯度凝膠電泳法可檢測(cè)到兩種ANAMMOX菌KSU-1序列和KU-2序列，并以KSU-1序列為主；水力

3、停留時(shí)間為9～16小時(shí)，氨氮、亞硝氮和硝氮去除率分別為81％、92％和75％。氨氮、亞硝氮和總氮去除速率分別增加到0.71kg N/(m3·d)、0.77 kg N/(m3·d)和1.35kg N/(m3·d)。同其他類型廢水處理反應(yīng)器(如固定床和以普通填料的流化床生物膜反應(yīng)器)相比，無(wú)論是在NO2--N去除上，還是在NH4+-N去除上，均優(yōu)于上述兩種方法，而且去除效果穩(wěn)定。 本文建立了ANAMMOX流化床反應(yīng)器的反應(yīng)機(jī)理模型和

4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。通過模型模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較表明，內(nèi)外擴(kuò)散限制同時(shí)存在時(shí)的總體有效系數(shù)η隨液相主體濃度變化，內(nèi)外擴(kuò)散限制僅在底物濃度低于0.01g/L時(shí)對(duì)生物反應(yīng)有影響。這說明對(duì)比生長(zhǎng)率很低的ANAMMOX菌而言，內(nèi)外擴(kuò)散的限制對(duì)反應(yīng)的影響較小。ANAMMOX流化床反應(yīng)器的反應(yīng)機(jī)理模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的模擬值與實(shí)驗(yàn)值的誤差在20％以內(nèi)。 本文應(yīng)用ANAMMOX菌的雙底物生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)PVA顆粒作為填料的流化床反應(yīng)器進(jìn)行