| 题名 | 电化学集成自养反硝化去除饮用水中硝酸盐氮的研究 |
| 作者 | 王海燕 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2003-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 曲久辉 |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 本文系统分析了国内外近年来去除饮用水中硝酸盐氮的各种工艺，在此基础上，对电化学生物氢自养反硝化的复三维电极一生物膜脱硝反应器， 电化学生物氢自养反硝化和硫自养反硝化的集成新工艺进行了研究。 对复三维电极一生物膜脱硝反应器的介电效应进行了优化， 结果表明， 介质粒径和电极间距是影响介电效应的主要因素，小粒径填充介质(1．9 mm)和小极间／~E(2．5cm)分布有利于反应器反硝化的进行和反硝化能力的提高。 根据电化学产氢自养反硝化和硫自养反硝化的工艺原理和作用过程， 提出、设计并研究了一种新的电化学白养集成反硝化方法： 电化学氢一硫白养集成反硝化工艺。该反应器的下部硫段填充硫单质颗粒进行硫自养反硝化，反应器的上部电化学氢自养段利用阴极上产生的氢气进行氢自养反硝化，使电化学氢自养反硝化和硫自养反硝化工艺相互补充和协同， 进一步提高了反硝化效率和反应器的处理能力。研究结果表明， 反应器硫段不需填加调节pn的石灰石， 避免了出水中硬度的增加。当原水的硝酸盐氮含量为30 mg-N／L，水力停留时间(HRT)为1．9 h~5 h、相应施加最小电流为16~3 mA时， 反应器出水中N03-N去除率可达90％ 以上，N03--N和5042浓度分别低于3．0 mg／L和170 m∥L， 且无N02-N积累， 反应器的最高体积负荷可达0．381 kg N03--N／(m3．d，)，最高电极负荷可达0．043 mgN03-N／(cm2．d)。硫段的反硝化优势细菌为脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificansJ。研究结果表明，硫段装填石灰石时虽然能降低施加电流， 但集成工艺硫段出水中Ca2+浓度会增加， 易造成电化学氢段结垢， 不利于电化学氢白养反硝化的进行。动力学研究结果表明，电化学氢段的反硝化受电流控制，下部硫段的反硝化符合1／2级动力学。 综合复三维电极一生物膜脱硝反应器和电化学氢一硫白养集成反硝化工艺的优点， 建立了硫碳混合复三维电极一生物膜反硝化工艺， 将电化学氢自养反硝化和硫自养反硝化哄复三维电极的形式结合，反硝化能力进一步提高，反应器的最大体积、电极负荷分别为0．661 kg N03"-N!(m’·d)和0．976 mg N03--N／(cm2．d)，约是电化学氢一硫集成反应器的2倍。作为反应器的填充介质， 活性碳和硫混合(体积比1：1)时优于无烟煤和硫混合(体积比1：1)。以活性碳和硫作为反应器介质时， 反应器运行的HRT范围为1．1 h~18．4 h， 相应最小电流为41—5 mA。在上述条件下操作，出水中N03--N去除率可达90％ 以上， 且无N02--N积累，5042浓度低于160 mg／L。硫介质上的反硝化优势细菌为脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitr~ficans)。 研究结果表明，将电化学氢自养反硝化和硫自养反硝化组合，可实现两种白养反硝化的过程协同，因果互动，显著提高了水中硝酸盐氮的去除效率，具有重要的研究与应用前景。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 公开日期 | 2011-12-08 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/2060]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王海燕. 电化学集成自养反硝化去除饮用水中硝酸盐氮的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2003. |
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