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以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷系统机理研究

刘侃  
【摘要】:摘要:针对学术界存在争议的亚硝酸盐作为电子受体对反硝化除磷系统的影响作用进行了探讨研究,以实验室模拟SBR反应器,在厌氧/缺氧交替运行方式下,利用人工模拟废水,分别选取亚硝酸盐浓度为5、10、15、20、25、30、40、45、100mg/L做为电子受体进行反硝化除磷系统的培养和驯化,从动力学角度对其除磷效果、抑制因素和机理进行了探究。对不同电子受体亚硝酸氮和硝酸氮条件下的反硝化除磷系统的COD去除率、反硝化率以及反硝化吸磷率等因素进行了交叉对比分析。所得到的的主要结论如下: (1)在经过长期驯化的条件下,在合适的NO2-N浓度范围内,DPB能够以NO2-N为电子受体进行反硝化除磷。 (2)在低于15mg/L的浓度范围内,NOd-N的消耗量以及反硝化速率随着起始NO2-N浓度的增大而增加;而在15mg/L之后又随着其浓度的增大而降低。在15mg/L时发生了类似一个拐点式的变化,NO2-N的反硝化速率有了一个明显的降低,其消耗量趋于平缓,随着NO2--N浓度的增大反而降低,证明反硝化作用受到了一定程度的抑制。 (3)5-15mg/L亚硝酸盐浓度下的释磷速率以及吸磷量增快得尤为明显,其中仍以15mg/L浓度下的基本出现了类似反硝化速率的拐点曲线规律,在15mg/L浓度时释磷量和吸磷量均为最高,由此可得本实验中N02--N的抑制浓度为15mg/L。 (4)缺氧吸磷量与厌氧释磷量有着比较好的线性关系,拟合的直线方程为y=0.5806+1.6974x,两者具有线性的相关关系。 (5)NO2--N浓度为19mg/L时,相对活性RA为75%,属于中度抑制;在N02--N浓度为42mg/L时,RA为40%,属于重度抑制。RA为25%时的相对抑制浓度为80mg/L。 (6)N02-N浓度对反硝化除磷的抑制影响作用是符合非竞争性底物抑制模型的,其动力学模型方程为,其动力学参数分别为μmax=2.02mg/(g.min)-1;Ks=507.05mg/L;Ki,s=0.263mg/L. (7)从本课题研究得出的亚硝酸盐对反硝化除磷的抑制作用符合抑制动力学非竞争性底物抑制模型来看,极有可能是从酶活性的抑制方面去作用的。但抑制作用还不十分清楚,抑制作用是如何发生的,其作用影响到了代谢与产能哪些方面以及作用机制尚不明确。 (8)无论是以NO2-N还是NO3--N作为电子受体,其在室温下(24±0.5℃)的COD去除能力是接近的,都具有较好的COD去除率,在缺氧段开始时的碳源也是较为充足的。 (9)以硝酸盐为电子受体的电子受体消耗速率要稍微高于以亚硝酸盐为电子受体的消耗速率,但两者没有很大的差距,均都能很好的进行反硝化作用。在反硝化过程中,硝酸氮是先转化为亚硝酸氮的形式,再最后被反硝化成氮气。而亚硝酸氮则是直接转化为氮气。 (10)在条件控制于抑制浓度以内,两者的缺氧吸磷率都很不错。缺氧阶段以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷系统的吸磷率比以硝酸盐为电子受体的反硝化除磷系统要高一点,这也能说明只要条件控制适当,亚硝酸盐可以取代硝酸盐作为电子受体进行反硝化除磷。


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