厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)及影響因素試驗(yàn)研究.pdf

1、厭氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation，ANAMMOX)是指在厭氧條件下亞硝酸鹽作為氧化劑將氨氮氧化成氮?dú)獾囊粋€(gè)高效、新型的自養(yǎng)生物反應(yīng)過(guò)程，由于厭氧氨氧化工藝啟動(dòng)耗時(shí)長(zhǎng)，且對(duì)反應(yīng)的環(huán)境條件尤其敏感，進(jìn)而限制了ANAMMOX工藝穩(wěn)定的運(yùn)行和廣泛應(yīng)用。因此，本文采用了ASBR(Anaerobic Sequencing Batch Reactor)厭氧氨氧化反應(yīng)器，考察了反應(yīng)器在溫度、有機(jī)物影響條件下的啟動(dòng)特性

2、，以及在成功啟動(dòng)后探究了不同的降溫策略、進(jìn)水基質(zhì)比例（亞硝/氨氮）、pH對(duì)系統(tǒng)脫氮性能的影響。
　　主要的研究結(jié)果為:
　　(1)進(jìn)水pH為7.2±0.2，NH4+-N和NO2--N的濃度分別為25±0.4 mg·L-1、33±0.6 mg·L-1，接種普通厭氧污泥，控制溫度為25℃、30℃、35℃啟動(dòng)厭氧氨氧化。①不同的溫度條件下厭氧氨氧化ASBR反應(yīng)器均得到成功啟動(dòng)，R25℃、 R30℃、 R35℃分別歷經(jīng)117d、90

3、d、75d。②由于溫度的差異，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，R30℃和R35℃的NH4+-N、NO2--N的去除率分別為98.4％和98.5％以及97.3％和98.1％，明顯高于R25℃的91.6％和94.8％。③三個(gè)反應(yīng)器在穩(wěn)定運(yùn)行期時(shí)，出水水質(zhì)均較好，且厭氧氨氧化反應(yīng)計(jì)量比如下:R25℃的△NH4+-N∶△NO2--N∶△NO3--N約為1∶(1.37±0.02)∶0.22。R30℃的△NH4+-N∶△NO2--N∶△NO3--N約為1∶(1.32±

4、0.02)∶(0.26±0.02)，R35℃的△NH4+-N∶△NO2--N∶△NO3--N約為1∶(1.34±0.02)∶(0.28±0.02)。R0℃和R35℃較為接近厭氧氨氧化反應(yīng)的理論值1∶1.32∶0.26。
　　(2)進(jìn)水pH為7.2±0.2，NH4+-N和NO2--N的濃度分別為25±0.4 mg·L-1、33±0.6mg·L-1，接種普通厭氧污泥，探究30℃條件下不同濃度的COD（COD分別為15 mg·L-1、3

5、0 mg·L-1、50 mg·L-1對(duì)應(yīng)的C/NO2--N為0.5、1、1.5）對(duì)三個(gè)ASBR厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)的影響，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:①不同COD濃度時(shí)三個(gè)反應(yīng)器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，均可成功啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)，且該比值為0.5時(shí)NH4+-N、NO2--N和COD去除率分別為90.4％、98.3％、70.5％;比值為1的NH4+-N、NO2--N和COD的去除率分別為91.6％、98.5％、46.4％;比值為1.5的NH4+-N、NO2--N

6、和COD的去除率分別為73.6％、98.2％、47.3％;可見(jiàn)，比值為0.5、1時(shí)較有利于富集厭氧氨氧化菌，且所獲得的基質(zhì)去除率較高、出水水質(zhì)較好。②比值為1.5時(shí)，盡管經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的馴化也可發(fā)生一定程度的厭氧氨氧化反應(yīng)，但異養(yǎng)反硝化程度較高。③成功啟動(dòng)后，C/NO2--N比值為0.5的反應(yīng)器運(yùn)行較穩(wěn)定，△NO2--N∶△NH4+-N的值約為1.41～1.46; C/NO2--N比值為1.5的反應(yīng)器運(yùn)行不太穩(wěn)定，△NO2--N∶△NH4+

7、-N的值在1.71～1.86之間。
　　(3)控制厭氧氨氧化反應(yīng)器的進(jìn)水pH為7.2±0.2，NH4+-N為25±0.4mg·L-1，NO2--N為33±0.6mg·L-1。①對(duì)兩個(gè)高溫(30℃)穩(wěn)定運(yùn)行的厭氧氨氧化ASBR反應(yīng)器采取突然降溫(R1)和階梯式降溫(R2)的方式至15℃，分別經(jīng)過(guò)54d、36d的馴化后，二者表現(xiàn)出不同程度的厭氧氨氧化活性， R2的NH2+-N和NO2--N的去除率分別為52.4％、61.6％，R1的N

8、H4+-N和NO2--N的去除率分別為47.6％、53.4％，厭氧氨氧化活性為R2＞R1，即采用階梯式降溫策略，可減少低溫條件的沖擊對(duì)厭氧氨氧化活性產(chǎn)生的不利影響。②對(duì)R2采取快速升溫的手段至30℃，在短時(shí)間內(nèi)可以再次恢復(fù)較高的脫氮性能。
　　(4)控制ASBR厭氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)水NO2--N為30±0.2 mg·L-1，溫度為30℃，pH為7.2±0.2，考察進(jìn)水NO2--N/NH4+-N的不同比值對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮效果的影

9、響而獲得的結(jié)果為:①調(diào)節(jié)NO2--N/NH4+-N的值從0.9升高至1.6的過(guò)程中，NH4+-N、NO2--N的去除率先逐漸增加后降低;在NO2--N/NH4+-N的值為1.4時(shí)，NH4+-N、NO2--N的去除率分別高達(dá)96.2％、95.4％，且總氮的去除率也達(dá)到85.3％;②進(jìn)水的NO2--N/NH4+-N值為1.4時(shí)，實(shí)際發(fā)生厭氧氨氧化的NO2--N/NH4+-N值約為1.37; NO3--N/NH4+-N也有增加，最后在0.25

10、～0.28之間出現(xiàn)小幅波動(dòng)，進(jìn)一步表明實(shí)際發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)的比值關(guān)系更穩(wěn)定。③進(jìn)水NO2--N/NH4+-N為1.4時(shí)，周期內(nèi)NH4+-N、NO2--N變化速率最大的時(shí)間段為0～1.5 h;在典型周期內(nèi)，ORP、pH呈現(xiàn)很好的線性負(fù)相關(guān)性，y=-58.27599x+412.29934，相關(guān)系數(shù)R2高達(dá)0.96，即ORP可以作為ANAMMOX反應(yīng)過(guò)程的指示性參數(shù)。
　　(5)進(jìn)水NH4+-N和NO2--N的濃度分別為21.5 mg

11、·L-1、30.6 mg·L-1，探究進(jìn)水pH對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮性能影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:①pH由7.2升高到8.5的過(guò)程中，NH4+-N、NO2--N及總氮的去除率均逐漸增加隨后降低;當(dāng)pH為8.3時(shí)，系統(tǒng)脫氮效果最佳，NH4+-N、NO2--N及總氮的去除率分別達(dá)到93.1％、97.5％和85.3％。②整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間控制進(jìn)水pH而引起系統(tǒng)的ORP發(fā)生了相應(yīng)的變化，且ORP與pH呈現(xiàn)出較好的負(fù)線性相關(guān)，y=-57.364743+385