不同基質(zhì)條件下ASBR反應(yīng)器性能的試驗研究.pdf

1、水體的氮素污染日益嚴重,對水生態(tài)環(huán)境和飲水安全造成極大的危害,廢水生物脫氮是水體污染控制領(lǐng)域的研究重點。厭氧氨氧化(anaerobicammoniumoxidation,簡稱ANAMMOX)生物脫氮工藝由于具有節(jié)能高效的顯著優(yōu)點,在廢水生物脫氮領(lǐng)域中顯示出廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景。但厭氧氨氧化菌生長緩慢,反應(yīng)器啟動時間長,且運行不穩(wěn)定,容易受環(huán)境因素的影響等原因限制了該工藝的實踐應(yīng)用。為此,本文采用厭氧序批式反應(yīng)器(anaerobicseq

2、uencingbatchreactor,簡稱ASBR)在城市污水條件下進行厭氧氨氧化的啟動與不同進水基質(zhì)濃度、pH對反應(yīng)器脫氮性能影響的研究。
　　 試驗接種好氧硝化污泥,在溫度為(35±1)℃、HRT為24h、pH為7.3-8.5的條件下經(jīng)過130d的培養(yǎng),成功啟動了厭氧氨氧化反應(yīng),獲得了磚紅色的厭氧氨氧化污泥,電子顯微鏡掃描可觀察到典型的厭氧氨氧化菌。試驗結(jié)果表明:厭氧氨氧化反應(yīng)穩(wěn)定運行時,TN容積負荷平均為0.179kg/

3、(m3·d),NH4+-N、NO1-N、TN去除率分別達到了95.30%、91.30%、76.28%。啟動期和穩(wěn)定運行期NH4+-N、NO2--N去除量和NO3--N生成量的比值分別達到1:1.54:0.25和1:1.27:0.27;穩(wěn)定運行期進出水pH差值由啟動時的0.85下降到0.24。啟動期反硝化和厭氧氨氧化反應(yīng)同時存在而在穩(wěn)定運行期厭氧氨氧化發(fā)展成為主導反應(yīng)。MLSS和MLVSS/MLSS先減少后增加,反映了啟動過程中硝化細菌、

4、反硝化細菌的衰亡和厭氧氨氧化菌逐漸富集的過程,這與反應(yīng)器的脫氮效果越來越好相一致。
　　 氨氮和亞硝態(tài)氮既是厭氧氨氧化菌的反應(yīng)基質(zhì),也是毒性抑制物質(zhì)。通過提高進水基質(zhì)濃度,分別研究了氨氮和亞硝態(tài)氮濃度對ASBR厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮性能的影響。結(jié)果表明,進水亞硝態(tài)氮濃度對厭氧氨氧化有明顯的影響,當進水亞硝態(tài)氮濃度達到210mg/L左右時,總氮去除效果受到影響,總氮去除率下降到60%以下;當進水亞硝態(tài)氮濃度達到235mg/L(即進水

5、游離亞硝酸鹽,FNA濃度為0.013mg/L)時,ASBR反應(yīng)器性能發(fā)生改變,亞硝態(tài)氮去除率急劇下降到72%左右,總氮的去除率下降到46%左右。
　　 進水NO2-/NH4+比值對反應(yīng)器的運行性能也有顯著影響,進水NO2-/NH4+比值適宜范圍為1.07-1.43。進水NO2-/NH4+比值在此范圍內(nèi)時,氨氮去除率維持在80%以上,亞硝態(tài)氮去除率維持在90%以上,總氮的去除率維持在60%以上,反應(yīng)器運行穩(wěn)定。當進水NO2-/NH

6、4+比值升高到1.67時,氨氮、亞硝氮、總氮去除率均有下降,分別為81.41%、63.49%、46.48%,反應(yīng)器顯現(xiàn)典型的功能障礙。
　　 進水氨氮濃度對反應(yīng)器脫氮效果的影響不顯著,明顯低于進水亞硝態(tài)氮濃度的影響。進水氨氮濃度在700mg/L以內(nèi)時,亞硝態(tài)氮去除率保持在96%以上,氨氮和總氮去除率穩(wěn)定在50%以上;進水氨氮濃度升高到800mg/L(即進水游離氨濃度,FA為27.86mg/L)時,氨氮、亞硝態(tài)氮、總氮去除率分別降

7、低降低到48.27%、91.38%和47.07%,反應(yīng)器脫氮性能惡化。
　　 對進水氨氮和亞硝態(tài)氮濃度抑制進行了動力學研究,Haldane模型可以很好的擬合氨氮和亞硝態(tài)氮濃度對厭氧氨氧化工藝性能的抑制作用,得出利用氨氮的半速率常數(shù)為123.99mg/L,氨氮抑制常數(shù)為853.32mg/L,亞硝態(tài)氮的半速率常數(shù)為9.02mg/L,亞硝態(tài)氮抑制常數(shù)為202.17mg/L,與實驗測定值基本相符。
　　 將進水pH設(shè)定為6.5,

8、7.0,7.5,8.0,8.5研究了pH對厭氧氨氧化的影響。結(jié)果表明,進水pH值對ASBR反應(yīng)器的脫氮性能有顯著影響。進水pH值6.5和8.5時,對ASBR厭氧氨氧化反應(yīng)器的脫氮性能產(chǎn)生抑制作用,pH6.5時氨氮、亞硝態(tài)氮、總氮的去除率分別為73.71%、61.67%、47.19%,pH8.5時,氨氮、亞硝態(tài)氮、總氮的去除率分別為83.35%、88.10%、63.64%,低pH對厭氧氨氧化的抑制作用更加強烈,厭氧氨氧化菌更適宜于在堿性環(huán)

9、境中生長。ASBR厭氧氨氧化反應(yīng)器的適宜pH范圍為7.0-8.0,在此范圍內(nèi)氨氮、亞硝態(tài)氮、總氮的去除率維持在93%、92%和71%以上,進水pH為7.5時反應(yīng)器脫氮性能最好。通過對ASBR單周期內(nèi)氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮濃度變化的分析,得知pH6.5時,整個反應(yīng)周期內(nèi)先發(fā)生硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng),然后是厭氧氨氧化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)。pH7.5時,厭氧氨氧化反應(yīng)占絕對主導反應(yīng),同時存在微弱的反硝化反應(yīng)。pH8.5時,先發(fā)生了反硝化反應(yīng)和厭