基于亞硝化、厭氧氨氧化與反硝化的脫氮耦合工藝及其控制策略研究.pdf

1、基于亞硝化與厭氧氨氧化的耦合，開發(fā)出了兩類脫氮新工藝，一類為兩級反應(yīng)，以SHARON-ANAMMOX(Single Reactor for High Ammonium Removal OverNitrite-ANAMMOX)為代表，該工藝是荷蘭Delft大學(xué)2001年開發(fā)了一種新型的脫氮工藝。其基本原理是先在一個反應(yīng)器內(nèi)有氧條件下，將NH4+-N部分氧化為NO2--N，然后在另一個反應(yīng)器內(nèi)缺氧條件下將NH4+-N和NO2--N轉(zhuǎn)化為N2

2、。另一類為單級反應(yīng)，短程硝化和厭氧氨氧化在一個反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)，以CANON為代表，該工藝也是由Delft大學(xué)又開發(fā)完成，基本原理是，在限氧條件下，利用氨氧化菌和厭氧氨氧化菌的協(xié)同作用，在同一個反應(yīng)器中完成短程硝化和厭氧氨氧化。盡管亞硝化與厭氧氨氧化的組合工藝對于高氨氮濃度廢水具有良好的適應(yīng)性和處理效果，但是實(shí)際污水處理時不但要求反應(yīng)系統(tǒng)擁有高效的脫氮性能，并且必須適應(yīng)有機(jī)環(huán)境及有機(jī)環(huán)境所帶來的大量異養(yǎng)菌。而厭氧氨氧化與亞硝化在單一反應(yīng)器中

3、耦合也被證明能夠解決亞硝酸鹽氮過度積累導(dǎo)致細(xì)菌活性受抑制的問題，因此研究厭氧氨氧化菌與亞硝酸菌及其他異養(yǎng)菌的共存就非常必要。
　　 本研究從亞硝酸菌和厭氧氨氧化菌的高效富集開始著手，首先摸清亞硝酸菌和厭氧氨氧化菌的富集特征和調(diào)控策略，然后對亞硝化和厭氧氨氧化進(jìn)行耦合，耦合分別采取兩級工藝(SBR-ASBR兩級)和一級工藝(單級SBR工藝)進(jìn)行嘗試，并在此基礎(chǔ)上和研發(fā)出新型的序批式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器；最后分別在SBR和SBBR反應(yīng)器中分

4、別啟動亞硝化/厭氧氨氧化/反硝化耦合反應(yīng)器，并對兩者進(jìn)行對比。
　　 亞硝酸菌的高效富集與適應(yīng)性調(diào)控過程中，利用有機(jī)環(huán)境向無機(jī)環(huán)境的變化淘汰所以異養(yǎng)菌，目標(biāo)性持留能以氨為電子供體進(jìn)行生長繁殖的硝化菌，并且通過基質(zhì)控制將硝酸菌洗脫，讓亞硝酸菌成為優(yōu)勢菌種，富集完成后污泥顏色由深褐色逐漸變?yōu)闇\棕色，SVI指數(shù)先增大后減小(由102 mL/g增加至146 mL/g，最后減少至107 mL/g)，MLSS濃度明顯降低(由2730 mg/

5、L降低至1490mg/L)，富集完成后，污泥中的細(xì)菌群落數(shù)量明顯減少(DGGE條帶由16條減少為6條)。為使得完成富集的污泥適應(yīng)垃圾滲濾液，采取將進(jìn)水中的滲濾液體積比由20％提高至100％，調(diào)節(jié)過程中分別在滲濾液體積比提高至50％、70％和100％的時候采取進(jìn)水模式調(diào)節(jié)、pH調(diào)節(jié)、DO調(diào)節(jié)策略，以不斷提高反應(yīng)器的處理效果和負(fù)荷。
　　 厭氧氨氧化菌的高效富集與適應(yīng)性調(diào)控過程分為泥適應(yīng)階段、活性提高階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段三個階段，以活

6、性提高階段為調(diào)控重點(diǎn)和關(guān)鍵，通過添加聯(lián)氨(1mg/L)和羥胺(1 mg/L)、NO(600 mg/L)、微量有機(jī)質(zhì)(COD10 mg/L)的調(diào)控手段，使得厭氧氨氧化的負(fù)荷率不斷提高，最終進(jìn)水負(fù)荷達(dá)到280 mg/L·d。
　　 為實(shí)現(xiàn)亞硝化、厭氧氨氧化與反硝化有效耦合，首先在成功富集亞硝酸菌和厭氧氨氧化菌的基礎(chǔ)上，利用模擬廢水對亞硝化和厭氧氨氧化進(jìn)行耦合，耦合過程采取三種形式進(jìn)行，分別是兩級的SBR-ASBR工藝、一級的SBR工

7、藝一級綜合性的序批式內(nèi)循環(huán)工藝。三種工藝中，序批式內(nèi)循環(huán)工藝能夠承受最高的NH4+負(fù)荷，負(fù)荷率達(dá)0.8 kgN/m3·d，其次是SBR-ASBR兩級工藝，負(fù)荷率為0.5kgN/m3·d，單級SBR.工藝的抗負(fù)荷能力則較差，負(fù)荷率只有0.4 kgN/m3·d。對氮的去除能力序批式內(nèi)循環(huán)工藝仍是最高的，TN去除率高達(dá)84％左右，SBR-ASBR兩級工藝和單級SBR工藝對氮的去除能力相當(dāng)，TN去除率約為80％。
　　 在成功實(shí)現(xiàn)亞硝化

8、與厭氧氨氧化耦合的基礎(chǔ)上，采用相對成熟的SBR和SBBR工藝進(jìn)行亞硝化、厭氧氨氧化與反硝化三者的耦合啟動并分別研究其調(diào)控方式。首先采用模擬廢水實(shí)現(xiàn)亞硝化和厭氧氨氧化的耦合，該階段完成后反應(yīng)器中的最大氨氧化活性達(dá)到0.79kg NH4+-N/kgvss/day，最大厭氧氨氧化活性達(dá)到了0.18 kg NH4+-N/kgvss/day。然后通過進(jìn)水中的原生垃圾滲濾液中攜帶的反硝化菌實(shí)現(xiàn)亞硝化/厭氧氨氧化/反硝化的耦合，進(jìn)水中的滲濾液體積由2