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厌氧氨氧化微生物颗粒化的启动研究及因素分析

赵志宏  
【摘要】: 我国目前大部分城市污水处理厂进水水质C/N比偏低,传统生物脱氮工艺效率低,难以实现达标排放。本研究在总结前人对厌氧氨氧化研究成果的基础上,利用厌氧颗粒污泥作为种泥,启动SBR反应器,旨在培养厌氧氨氧化颗粒污泥,以及研究其脱氮性能。通过对厌氧氨氧化工艺的试验研究,实现了厌氧氨氧化反应器的快速启动,并在此基础上研究各环境因素对厌氧氨氧化反应的影响。试验研究表明: (1)在低浓度氨氮条件下,采用厌氧颗粒污泥启动厌氧氨氧化反应器,经历启动初期、过渡期、系统稳定运行期三个阶段。试验结果表明,水力停留时间(HRT)是富集厌氧氨氧化微生物的一个重要控制因素,以HRT为30d,第58d时,SBR反应器就出现厌氧氨氧化现象,与此同时,颗粒污泥由灰黑色变为棕褐色,粒径减小。当t=90d时成功实现了厌氧氨氧化反应器地启动,已经培养出厌氧氨氧化颗粒污泥,实现反硝化颗粒污泥转化为厌氧氨氧化颗粒污泥,NH4+-N和NO2― -N同时被去除,最大去除率分别达到14.6g/(m3·d)和6.67g/(m3·d)。 (2)从第110d开始,逐步降低HRT,以提高基质负荷促进厌氧氨氧化菌生长。到t=156d,HRT降到5d,氨氮和亚硝酸氮的去除率分别达到60.6%和62.5%,亚硝酸氮/氨氮的比率为1.12。污泥也由棕褐色变为红棕色,形成红棕色的具有高厌氧氨氧化活性的颗粒污泥,总氮负荷达到34.3g/(m3·d)。 (3)通过考察无机碳源对厌氧氨氧化反应的影响,得出当无机碳NaHCO3浓度从0.5g/L上升到1.5g/L时,总无机氮日均去除速率最高,达到66.4mgN/(L·d),总无机氮去除率达到87.8%,无机碳源充足,厌氧氨氧化菌脱氮活性最强;当进水NaHCO3的浓度从1.5g/L上升到2.0g/L,无机碳源过量,总氮去除率下降到65.1%。 (4)通过考察进水氨氮与亚硝酸盐的比例对厌氧氨氧化反应的影响,在本试验中,适宜的进水氨氮与亚硝酸盐的比例为1:1.13,表明处于厌氧条件下的SBR反应器中,颗粒污泥上不仅存在大量的厌氧氨氧化菌,而且存在少量的亚硝酸细菌,它们共存于整个系统中,共同转化基质氨,都对厌氧氨氧化脱氮有贡献。 (5)通过考察有机质对厌氧氨氧化反应的影响,在加入有机碳源COD=200mg/L后,在反应初期COD对氨氮去除的抑制作用非常明显。过了12天,由于少量溶解氧的存在,首先发生好氧硝化反应为厌氧氨氧化解除氧毒;接下来的试验发现,氨氮的去除主要通过厌氧氨氧化过程实现,颗粒污泥中的厌氧氨氧化菌以生成的亚硝酸盐氮为电子受体,以氨氮作为电子供体生成气态氮;随着反应的进行,反硝化菌活性逐渐提高,传统的反硝化过程发挥作用,厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的共同作用使氨氮和亚硝酸氮得以去除。


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