海洋厭氧氨氧化菌處理含海水污水的脫氮特性及其動力學研究.pdf

1、海洋Anammox作為Anammox的一個分支，自從被發(fā)現(xiàn)以來備受關注，利用海洋Anammox具有較高的耐鹽性，對于高鹽廢水的處理有著良好的優(yōu)勢和前景。本文研究分析了海洋Anammox反應器處理含海水污水的脫氮特性及其動力學特性，取得以下結果：
　　采用厭氧序批式生物反應器（ASBR）反應器，研究了不同溫度對海洋Anammox菌處理含海水污水脫氮效能的影響，并利用修正的Logistic模型模擬不同溫度下海洋Anammox菌的動力學

2、特性。結果表明，在25～35℃之間，溫度對反應器的脫氮效能影響不大，總氮去除率（TNRE）基本保持在(82±2)%，總氮容積負荷去除速率（TNRR）穩(wěn)定在(0.62±0.01)kg·(m3·d)-1；在20℃時，TNRE從起初的59%經(jīng)過13天上升到79%，說明在此溫度下，海洋Anammox菌仍然具有較強的脫氮能力，反應器在較低溫處理含海水污水具有較好的發(fā)揮潛能；然而當溫度降到15℃和10℃時，反應器的脫氮效能受到明顯的抑制，TNRE分

3、別下降至(40±8)%和(11±4)%，TNRR也下降至(0.30±0.04)kg·(m3·d)-1和(0.08±0.03)kg·(m3·d)-1。根據(jù)Arrhenius方程得到，在25～35℃時，海洋Anammox反應的活化能為26kJ·mol-1，在10～25℃時，海洋Anammox反應的活化能為76kJ·mol-1。此外，通過Logistic模型對海洋Anammox脫氮進行動力學分析，得到不同溫度下NRE和出水總氮濃度(ceff)

4、的預測公式，相關系數(shù)R2在0.9668～0.9957之間。
　　采用ASBR反應器，研究了pH沖擊對海洋Anammox菌處理含海水污水脫氮效能的影響，并利用Andrew模型和Ratkowsky模型模擬pH沖擊下海洋Anammox菌的脫氮過程。結果表明，當pH在7～8時，反應器的脫氮效果最佳，氨氮去除負荷（NRR）穩(wěn)定在(0.30±0.04)kg·(m3·d)-1，總氮去除率（TNRE）在(76.73±5.74)%;當pH為8.5時

5、，游離氨（FA）的平均濃度為14.22mg·L-1，該FA濃度對NRR的影響較小，NRR仍維持在(0.30±0.02)kg·(m3·d)-1左右，但是NO2--N在pH的直接影響下出現(xiàn)了積累，不能夠完全去除，此條件不利于反應器的穩(wěn)定運行；當pH為6.5和9時，F(xiàn)A濃度分別為0.22mg·L-1和37.84mg·L-1，NRR分別低至(0.10±0.02)kg·(m3·d)-1和(0.15±0.02)kg·(m3·d)-1，且 TNRE僅

6、為(23.04±9.88)%和(42.12±5.52)%。海洋Anammox菌在堿性條件下的耐受性強于酸性條件。采用修正的Andrew模型進行擬合，得到了NRR與FA之間的相互關系，同時還可以得到NRRmax、ks和kI等參數(shù)，對于表征海洋厭氧氨氧化菌的脫氮過程具有實際意義。
　　采用ASBR反應器通過改變單一基質濃度分別研究了NH4+-N和NO2--N濃度對海洋厭氧氨氧化菌脫氮效能的影響及其動力學特性。結果表明，保持進水NO2-

7、-N為105.6mg·L-1，當進水NH4+-N濃度提高至1200mg·L-1時，海洋厭氧氨氧化反應器仍保持較好的脫氮能力，未受到明顯的抑制作用，NO2--N的去除率穩(wěn)定在80.70%左右；當進水NO2--N濃度提高至265.6mg·L-1時，反應器開始受到明顯的抑制作用，NH4+-N的去除率下降至63.01%左右，隨著進水NO2--N濃度繼續(xù)提高至305.6mg·L-1時，NH4+-N的去除率進一步下降至43.93%左右。利用Hald

8、ane模型和Aiba模型擬合NH4+-N和NO2--N抑制作用的動力學特性，得到了NRRmax、Ks、Ki三個動力學參數(shù)及出水基質濃度與總氮容積負荷（TNRR）之間的關系，根據(jù)進一步分析可知，Haldane模型更適合描述NH4+-N抑制作用下的動力學特性，Aiba模型更適合描述NO2--N抑制作用下的動力學特性，并得到NH4+-N和NO2--N的出水抑制濃度分別為3898.625mg·L-1和287.208mg·L-1，為海洋厭氧氨氧化