废水脱氮与沼气脱硫耦联动力学研究

针对规模化猪场粪污厌氧消化产物（沼液、沼气）净化处理过程中存在的沼液脱氮效果差、沼气脱硫成本高等问题，前期研究创新了"猪场废水脱氮与沼气脱硫耦联工艺"，但是，新工艺还存在效率比较低的技术问题。本课题针对这一问题,采用微生物生化反应与化学反应工程的研究手段，开展废水脱氮与沼气脱硫耦联微生物生化反应动力学、沼气中硫化氢气液传递及其影响因素、废水脱氮和沼气脱硫耦联工艺宏观动力学等研究。阐明耦联工艺中微生物反应与气液传质之间的相互关系，弄清限制"猪场废水脱氮与沼气脱硫耦联工艺"效能的关键过程是反应控制，还是传质控制，或者共同控制及其发生条件，找出新工艺效率低的内在原因，为提高工艺效能的进一步研究和改进反应器设计奠定理论基础。

以猪场废水和沼气为对象，研究了猪场废水脱氮与沼气脱硫偶联动力学，得出以下主要研究结果：.（1）采用454高通量测序方法对接种不同污泥、不同底物和不同微生物培养方式驯化获得的脱氮与沼气脱硫污泥进行分析，结果表明Thiobacillus(硫杆菌属)是绝对优势种群。.（2）硝酸盐氮转化速率和半饱和常数均随着温度升高而升高，温度对硝酸盐氮转化速率影响的温度系数为1.03，温度对半饱和常数影响的温度系数为1.02。硫化物转化速率和半饱和常数均随着温度升高而升高，温度对硝酸盐氮转化速率影响的温度系数为1.11；温度对半饱和常数影响的温度系数为1.08。.（3）随着温度的升高，硫化氢转移系数降低。随着流速的提高，硫化氢转移系数升高。沼液介质的硫化氢转移系数明显高于蒸馏水介质。.（4）膜内转化系数M为132，增强因子β为11.5，说明废水脱氮与沼气脱硫耦联反应是在液膜内进行，属于快反应，即微生物反应速率大于气液传质速率，废水脱氮与沼气脱硫耦联反应主要受气液传质控制。