單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)的影響因素及其EPS組成特性.pdf

1、與傳統(tǒng)硝化反硝化工藝相比，單級自養(yǎng)脫氮工藝具有曝氣量和污泥產(chǎn)量低、無需有機碳源等優(yōu)點，因此，單級自養(yǎng)脫氮被認為是一種經(jīng)濟、環(huán)境友好型脫氮工藝。但是由于厭鼠氨氧化菌(AnAOB)世代周期長(11d)，對生存環(huán)境要求苛刻，因此，單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)具有啟動時間較長，較難長期穩(wěn)定運行的缺點。本論文探討了載體表面特性、溶解氧(DO)、自由氨(FA)和無機碳源(IC)對單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)啟動及穩(wěn)定運行的影響，并對單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)中微生物EPS的組成特性

2、進行了研究。
　　 為考察載體表面親水性對序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR)中單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)生物膜形成及單級自養(yǎng)脫氮效果的影響，采用未改性的活性碳纖維(ACFs)和經(jīng)熱處理親水性改性的ACFs作為載體進行研究。在SBBR中，以普通活性污泥為泥源啟動單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)。系統(tǒng)的運行溫度為32±2℃，DO控制在1.5 mg L-1，同時FA的濃度維持在3.98-15.93 mgL-1之間。傅里葉紅外光譜(FT-IR)和Boehm中和滴定法

3、的結(jié)果表明改性后的ACFs表面含氧基團的含量高于未改性的ACFs。掃描電鏡和生物膜干重的測定表明較多的生物膜生長在改性載體表面，并且改性載體表面的生物活性高于未改性填料表面生物的活性。這個研究證實了親水性改性的ACFs與未改性的ACFs相比具有更好的生物相容性。在單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)啟動的第80天，系統(tǒng)的最大脫氮速率為0.088kgNm-3day-1，并且出水中硝酸鹽的產(chǎn)量與氨的消耗量的摩爾比接近0.11，此數(shù)據(jù)表明單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)成功啟動

4、。除載體的影響，曝氣方式、DO和FA濃度的控制也是在較短時間內(nèi)成功啟動單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)的關(guān)鍵。
　　 AOB和AnAOB是化能自養(yǎng)菌，以IC為主要碳源。以SBBR中的單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)為研究對象，考察IC限制對AOB和AnAOB活性的影響，并確定進水中最適IC濃度。當進水氮負荷為200 mg-N·L-1·d-1，進水IC濃度為50 mg-C·L-1時AOB和AnAOB的活性受到影響，進水IC濃度恢復(fù)試驗表明IC限制對AOB和AnA

5、OB活性的抑制是可逆的。從經(jīng)濟角度考慮，在單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)中，當進水氮負荷為200 mg-N·L-1·d-1時，最適進水IC濃度為250 mg-C·L-1。
　　 FA在單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)的啟動和長期穩(wěn)定運行中起到重要作用，因此，對FA對單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)的影響進行研究。當FA控制在5.0～10.0 mg·L-1的范圍內(nèi)，硝化細菌(NOB)的活性受到抑制并實現(xiàn)部分亞硝化，即以普通活性污泥為泥源成功快速啟動單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)的重要一步。

6、然而，系統(tǒng)成功啟動后，NOB逐漸適應(yīng)了這個不利的環(huán)境。當FA濃度從10.0 mg·L-1增加到17 mg·L-1時，亞硝化細菌(AOB)和AnAOB的活性未受到影響，NOB的活性僅受到暫時性的抑制。在pH為8.5，F(xiàn)A濃度在30.0～32.5 mg.L-1范圍時，單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)受到破壞，然而，NOB的活性未受到影響。經(jīng)相關(guān)性分析證實FA濃度高于20mg/L是導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰的原因。
　　 單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)中生物膜和活性污泥絮體EP

7、S的成分及結(jié)構(gòu)特性的試驗結(jié)果表明：EPS不同層面含量不同，并且不同層面蛋白質(zhì)、腐殖酸、多糖和DNA四種有機質(zhì)的含量不同。單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)中生物絮體EPS難提取部分(TB-EPS)所占比例較高，易于提取部分(SEPS和LB-EPS)含量較低，而普通活性污泥的易于提取部分所占比重較高，因此，脫氮系統(tǒng)中生物絮體的穩(wěn)定性要強于普通活性污泥。在同一反應(yīng)器中，兩種填料上生物膜的EPS中各有機質(zhì)總量不同，并且EPS總量也存在較大差異。組合填料上生物膜