机械振动强化厌氧氨氧化及其耦合工艺的脱氮性能研究的开题报告.docx

机械振动强化厌氧氨氧化及其耦合工艺的脱氮性能研究的开题报告
一、研究背景
氮是地球上最丰富的元素之一，是植物和动物生存的基本所需元素之一。随着全球人口的增长和经济快速发展，人类生产和生活过程中引入大量的氮，导致水体中氮的含量过高，对水体生态系统的平衡产生严重的影响。因此，环境科学家们一直致力于开发高效的氮移除技术，以维持水体环境的稳定性。
厌氧氨氧化是一种被广泛应用在废水处理中的一种生物氮移除技术。尽管该技术在发布后受到了广泛关注，但其氮转化效率还有待提高。通常，该技术需要少量的有机物质来维持微生物的生存，因此其应用仅限于有机质-rich水体中，对于无机质-rich水体中的氮末端排放，其适用性极为有限。因此，较小的抵抗措施，如增加有机物质量和流量，增加异硝酸盐反硝化（HDEN）所需的底物氮浓度等已经不足以满足氮移除的需求，在寻找更高效、更可持续、更经济的氮移除技术方面有迫切的需求。
机械振动作为一种先进的物理技术，在工业应用中得到了广泛的应用。近年来，该技术被引入到废水处理领域。有研究表明，机械振动在细胞分裂、质量传递和信号传递等方面具有很有帮助的效果。还有研究表明，机械振动可以提高微生物代谢物质的摄取速度和代谢效率。
因此，将机械振动技术引入厌氧氨氧化和HDEN反硝化过程中，可能对氮的去除具有显著的改善作用。此外，耦合使用两项技术也将有助于消除目前氮移除字段中所面临的一系列困难。
二、研究目的
本研究旨在探讨机械振动感知对厌氧氨氧化反应器中微生物氮转化的影响，并测试是否可以通过增加机械振动的作用，来提高该反应器对硝酸盐和氨的去除能力。同样地，我们也探讨HDEN过程如何与厌氧氨氧化耦合，并测试是否可以利用机械振动来优化此过程，以提高其氮去除效率。
三、研究内容及方案
通过实验，在将厌氧氨氧化、HDEN耦合并引入机械振动技术的反应器体系中，测量反应器出口氨和氮的浓度来探讨机械振动对氨氧化和HDEN反硝化的影响。具体研究内容和方案如下：
1.实验前期
1)准备必要实验设备和药剂
2)为反应器准备良好的生物质料
3)建立厌氧氨氧化反应器和HDEN反硝化反应器体系作为控制实验组，以便与待测试的反应器组进行比较研究。
2.实验过程
1)通过调整机械振动器的频率和振幅来确定对厌氧氨氧化和HDEN反硝化反应有利的最佳时间和振幅。
2)对不同条件下的厌氧氨氧化和HDEN反硝化进行研究，比较分析机械振动与未振动的控制样品之间的差异。
3)定期监测反应器中的代谢产物和物质质量传递，以确定机械振动对反应器的影响。
3.实验结束
在实验结束后，对比实验收集的数据，分析实验结果，通过比较实验组与控制组之间的差异来确定机械振动对氮移除的影响和机制。并根据实验结果提出此方法在废水处理中制定可操作的方案。
四、预期成果及意义
本研究的预期成果包括：
1)通过引入机械振动技术来提高厌氧氨氧化和HDEN反硝化反应器的氮去除效率，并为氮污染控制提供高效的技术手段。
2)对机械振动技术在废水处理领域的应用提供了有力的支持和理论指导。
3)为氮移除研究提供更为细致的分析和理解，以确定如何将多种技术集成到氮移除系统中以提高氮去除效率和可持续性。
五、研究时间表
2019年12月-2020年3月：研究设备的采购和组装，实验设计和实验条件参数的优化。
2020年3月-2020年6月：实验的具体实施和数据记录。
2020年6月-2020年7月：数据分析、撰写实验报告和论文。
2020年7月-2020年8月：研究报告和论文的修改和审核。
六、参考文献
1.He,X.,etal.EnhancedlowstrengthwastewatertreatmentbyUASFF+UASBbiofilm-electrodereactor:Effectsofvoltageandelectrodedistancesonenergysavingandmethanepotential.BioresourceTechnology,2018,248:128–135.
2.DelosRíos,P.C.,etal.Theuseofultrasoundtechnologyinthemanagementofenvironmentalsystems.ScienceofTheTotalEnvironment,2017,575:1419–1427.
3.Wang,T.,etal.Ultrasoundenhancementofsludgemethanization:theroleofproteinandcarbohydratehydrolysisandmicrobialcommunityshifts.BioresourceTechnology,2018,267:467–475.
4.Wan,P.,etal.Effect