全程自養(yǎng)生物脫氮基礎(chǔ)研究及其污泥顆?；囵B(yǎng).pdf

1、水環(huán)境中氮元素的大量積累導(dǎo)致了水環(huán)境質(zhì)量的嚴(yán)重惡化，采用有效的防治措施化解這一危害，是目前亟待解決的問題。用傳統(tǒng)硝化一反硝化工藝處理高濃度氨氮廢水時(shí)，由于該工藝硝化時(shí)需要氧氣，反硝化時(shí)需要有機(jī)碳源，不滿足廢水處理可持續(xù)發(fā)展的要求。近幾年發(fā)現(xiàn)一種新型生物脫氮工藝一全程自養(yǎng)脫氮，它通過亞硝化菌將廢水中部分氨氮(55％)氧化為亞硝酸氮，然后再在厭氧氨氧化菌的作用下，利用剩余的氨氮為電子供體，生成的亞硝酸氮為電子受體，轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓_(dá)到脫氮的目的

2、。該工藝至少節(jié)省25％的氧氣和40％的有機(jī)碳源，是一種很有應(yīng)用前景的脫氮工藝。 本課題立足于國內(nèi)外生物脫氮研究的最新研究成果，對自養(yǎng)脫氮中的亞硝化、厭氧氨氧化及其二級聯(lián)合全程自養(yǎng)脫氮進(jìn)行基礎(chǔ)研究，同時(shí)考察了單級全程自養(yǎng)脫氮污泥顆?；目尚行?。 采用懸浮生長式(CSTR)生物體系研究限制型亞硝化和完全亞硝化，限制型亞硝化和完全亞硝化的區(qū)別在于：限制型亞硝化是指廢水中的氨氮只部分(約55％)轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮；而完全亞硝化是

3、指廢水中的氨氮全部轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮。試驗(yàn)結(jié)果表明，限制型亞硝化反應(yīng)器運(yùn)行的最佳條件是DO控制在0.5～0.8 mg/L，pH值為7.5～8.3，溫度30℃，進(jìn)水氨氮濃度為350～400 mg/L；對于完全亞硝化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水氨氮100％亞硝化的最佳條件為DO控制在0.8～1.0 mg/L，pH值為7.5～8.3，溫度30℃，進(jìn)水氨氮濃度為300～350 mg/L，最大的亞硝酸積累率能達(dá)90％左右。 DO濃度是亞硝化選擇的一個(gè)重要

4、參數(shù)，污泥馴化期，反應(yīng)器的DO濃度為1.5～2.0 mg/L時(shí)，限制型亞硝化和完全亞硝化反應(yīng)器都出現(xiàn)較強(qiáng)的硝化作用，硝酸氮的產(chǎn)量大，而亞硝化積累量小；亞硝化選擇期，降低DO濃度到0.5～0.8 mg/L可以實(shí)現(xiàn)限制型亞硝化，而完全亞硝化溶解氧濃度可以在DO濃度范圍0.5～1.5mg/L，說明控制完全亞硝化對DO濃度的要求沒有限制型亞硝化嚴(yán)格。 采用懸浮生長式SBR反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物并對其進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定。利用厭氧

5、顆粒污泥作為種泥，控制HRT在30 d，初期顆粒污泥以反硝化作用占優(yōu)勢；馴化54 d后，反應(yīng)器中出現(xiàn)厭氧氨氧化作用，反硝化和厭氧氨氧化共存；到第90 d，成功培養(yǎng)出具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥，氨氮和亞硝酸氮的最大容積去除速率分別達(dá)到14.6 g NH+4-N/(m3·d)和6.67 g NO-2-N/(m3·d)，這說明由于厭氧氨氧化菌生長緩慢，在馴化初期，較長的HRT對富集厭氧氨氧化微生物是至關(guān)重要的，同時(shí)說明厭氧顆粒污泥作為培養(yǎng)厭

6、氧氨氧化微生物的種泥是合適的。從t=110 d開始逐步縮短HRT，提高基質(zhì)負(fù)荷來促進(jìn)厭氧氨氧化菌的生長。到t=156 d，HRT降到5 d，氨氮和亞硝酸氮的去除率分別達(dá)到60.6％和62.5％，亞硝酸氮/氨氮的比率為1.12，反應(yīng)器中的顆粒污泥已經(jīng)具有相當(dāng)高的厭氧氨氧化活性，總氮負(fù)荷達(dá)到34.3 g/(m3·d)。在厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)過程中，通過測定NH+4-N去除量與NO2-N去除量的比值、反應(yīng)器內(nèi)COD濃度變化及反應(yīng)器內(nèi)污泥顏色的

7、變化，可了解厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動(dòng)進(jìn)程。由于厭氧氨氧化菌為化能自養(yǎng)微生物，它們以無機(jī)碳源為能源，因此本文研究了進(jìn)水無機(jī)碳濃度對厭氧氨氧化的影響。當(dāng)進(jìn)水無機(jī)碳濃度從1.0 g/L，增加到1.5g/L，厭氧氨氧化的活性隨之增強(qiáng)，但是當(dāng)進(jìn)水無機(jī)碳濃度增加2.0 mg/L后，厭氧氨氧化活性受到抑制，脫氮性能降低。無機(jī)碳對厭氧氨氧化的抑制作用是可逆的，當(dāng)反應(yīng)器在低進(jìn)水無機(jī)碳濃度下運(yùn)行一段時(shí)間，其厭氧氨氧化活性得以恢復(fù)。在最佳進(jìn)水無機(jī)碳濃度條件下，

8、最大厭氧氨氧化速率達(dá)到66.4 mg N/(L·d)。 借鑒前期利用好氧顆粒污泥直接培養(yǎng)具有全程自養(yǎng)脫氨氮能力污泥的失敗經(jīng)驗(yàn)，本文采用厭氧顆粒污泥為種泥，培養(yǎng)全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的方式也是先在厭氧條件下富集厭氧氨氧化微生物，然后控制反應(yīng)器中DO為0.3～0.5 mg/L，實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化顆粒污泥向全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的轉(zhuǎn)化。試驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)進(jìn)水CaCl2的含量過高會(huì)使反應(yīng)器生物系統(tǒng)中的無機(jī)組分增加，相應(yīng)生物量減少，使脫氮效率變低。降