低強度超聲促進單級自養(yǎng)脫氮工藝處理氨氮廢水.pdf

1、單級自養(yǎng)脫氮工藝具有工藝流程短、運行費用低等優(yōu)點，但由于功能菌群生長緩慢且易流失繼而影響脫氮效率。為改善不足，提高該工藝效率，本論文研究低強度超聲對單級自養(yǎng)脫氮工藝的影響，并將其應用于生物膜反應器，顆粒污泥反應器和共包埋反應器三種不同形式的單級自養(yǎng)脫氮工藝中，尋找低強度超聲和該工藝的最佳結(jié)合方式。
　　首先利用低強度超聲對短程硝化反應進行強化。實驗保持污泥濃度恒定，不斷增加超聲能量，發(fā)現(xiàn)在43.20 kJ時，亞硝酸菌活性最高，反應

2、速率提高25.44％;在此超聲能量條件下，隨著亞硝酸菌的污泥濃度從0.34 gVSS/L增加到1.03 gVSS/L（即超聲能量密度從127.06 kJ/gVSS降低到41.94 kJ/gVSS），氨氧化速率呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，但是繼續(xù)增加生物量，亞硝酸菌的氨氧化速率開始降低。因此，強化亞硝酸菌的最佳超聲能量密度為41.94 kJ/gVSS。進一步探索超聲輻射對生物活性影響的機理，結(jié)果表明:在最佳超聲能量密度下，亞硝酸菌的多糖、蛋白質(zhì)和

3、胞外聚合物濃度分別提高18.32％，26.54％和22.05％，短程硝化反應過程中關(guān)鍵酶——氨單加氧酶活性也增加36.94％。
　　其次對厭氧氨氧化菌進行低強度超聲強化實驗。保持污泥濃度恒定，改變超聲能量;當超聲能量為43.20kJ時，總氮去除速率最大;在此超聲能量下，隨著污泥濃度由3.75gVSS/L減少至1.19 gVSS/L（即能量密度則從11.52 kJ/gVSS增加到34.56 kJ/gVSS），總氮去除率不斷增加，但繼

4、續(xù)增加污泥濃度，反應速率下降。若按一定比例同時提高或減少污泥濃度和超聲能量（即始終保持最佳能量密度為34.56 kJ/gVSS），則實驗組菌群的總氮去除速率基本相似，高于對照組約14.06％。對厭氧氨氧化反應中關(guān)鍵酶——肼脫氫酶(HDH)活性進行考察，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過43.20kJ超聲處理（能量密度為34.56 kJ/gVSS）的厭氧氨氧化菌其HDH活性增加15.46％;而直接對HDH進行超聲能量為28.80 kJ處理后，其活性提高40.58％

5、。實驗證明低強度超聲是促進酶活反應而提高污泥脫氮速率。
　　基于上述研究結(jié)果，通過連續(xù)運行反應器實驗考察低強度超聲對單級自養(yǎng)脫氮工藝的長效促進作用。反應器運行337天，第1-177天啟動三個反應器用于功能菌的培養(yǎng);第178-270天為穩(wěn)定運行階段，實驗結(jié)果表明:生物膜反應器、共包埋反應器和顆粒污泥反應器總氮去除率分別為58.94％，55.90％和45.05％，其中生物膜反應器脫氮性能最佳;第271-337天對三個反應器施以超聲輻射