UASB处理含氮废水ANAMMOX启动及影响因素研究

【摘要】：随着水体富养化的不断严重,污水厂对氮、磷排放要求越来越高。氨氮在水体中是以NH3或NH4+离子形式存在的化合氨。氨氮的形态是各类型氮中危害最大的,同时也是水体受到污染的标志,对水生态环境造成的危害体现在很多方面。氨氮是水体中的主要耗氧污染物,氨氮的氧化分解消耗水中的溶解氧,使水体发黑发臭。同时氨氮为水体中藻类的生长提供营养源,导致水体富营养化现象的发生。降低水体中的氨氮污染负荷,也就直接减少了水体总氮含量,有利于缓解水体富营养化。因此,研究一种低耗能的工艺处理含氮废水具有非常重要的意义。厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)作为一种新型生物脱氮技术,与传统的脱氮工艺相比,它具有节约氧耗、无需添加有机碳源、污泥产量低、基质去除速率高等优点,这使得厌氧氨氧化成为了国内外研究热点。20年来国内外学者进行了大量的厌氧氨氧化实验室试验及工程研究,并取得显著的研究成果。荷兰、瑞典等国家已将厌氧氨氧化应用于实际工程,并取得良好的社会效益。而我国目前只进行到初步的中试研究阶段。由于颗粒污泥的难以形成导致了厌氧氨氧化工艺启动时间较长,限制了厌氧氨氧化技术在实际应用中的应用。为了研究缩短厌氧氨氧化工艺的启动时间的方法,本课题采用两套不同的UASB反应器启动厌氧氨氧化反应,分别为R1、R2反应器,R1反应器中投加活性炭颗粒,R2反应器中不投加任何填料,在温度为30～40℃、pH为7～8,HTR为24 h的初始条件下,比较两套反应器厌氧氨氧化启动特征及启动时间。两个反应器均在避光条件下进行反应。研究结果表明,R1、R2反应器分别经过138 d和174 d运行成功启动。R1反应器氨氮、亚硝氮以及总氮的去除率最高分别达到95.77%、97.50%和84.80%。R2反应器氨氮、亚硝氮以及总氮的去除率最高分别达到92.72%、95.68%和83.91%。两个UASB反应器内均有红色的颗粒污泥形成。反应器稳定运行后考察了温度和pH值对UASB厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响。结果表明,当温度为35 ℃时,氨氮及亚硝氮的去除达到最高,分别为90.94%和91.97%;主要是由于温度过低时,厌氧氨氧化速率较低,当温度过高时,厌氧氨氧化活性受到抑制。当pH值为7.5时,氨氮和亚硝氮的去除率达到最高,分别为88.54%和87.60%,反应器中厌氧氨氧化菌的基质为氨和亚硝酸盐,而厌氧氨氧化过程受到影响主要是pH对细菌和基质的影响。实验结果表明,投加活性炭可以缩短UASB厌氧氨氧化反应器的启动时间;当温度为35 ℃,pH值为7.5时,反应器脱氮效果良好。