厭氧氨氧化影響因素及一體化研究.pdf

1、隨著人們生活水平的改善和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，排放到水體中的生活污水和工農(nóng)業(yè)廢水中氮素持續(xù)增加，其中，氨氮是水體氮素污染的主要存在形式，給人類健康和生態(tài)環(huán)境造成巨大威脅。鑒于傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)存在工藝流程長(zhǎng)、運(yùn)行階段控制復(fù)雜、能耗大等弊端，所以為了高效經(jīng)濟(jì)的治理氮素污染廢水，急需開發(fā)新型生物脫氮工藝。
　　 厭氧氨氧化（ANAMMOX）就是在這背景下應(yīng)運(yùn)而生。厭氧氨氧化工藝是指在厭氧或缺氧條件下，微生物直接以NH4+-N為電子供體，以NO

2、2--N或NO3--N為電子受體，將NH4+-N、NO2--N轉(zhuǎn)化成N2的生物氧化過程。厭氧氨氧化作為一種新型的脫氮工藝，與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比它具有耗氧少、無需外加碳源、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)下國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。由于污水中氮素主要以氨氮為主要存在形式，而厭氧氨氧化工藝需要亞硝態(tài)氮作為電子受體，經(jīng)過多年的開發(fā)，研究者們相繼提出了多種與厭氧氨氧化連接的聯(lián)合工藝，亞硝化一厭氧氨氧化一體化工藝就是其中之一。該工藝與傳統(tǒng)生物脫氮過程相比，可

3、節(jié)省大約60％的氧氣消耗量和100％的有機(jī)碳源，而且一體化工藝可以在同一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了運(yùn)行空間，脫氮效率高，是一種經(jīng)濟(jì)、高效的生物脫氮工藝。
　　 本課題研究在實(shí)驗(yàn)室前期研究的基礎(chǔ)上，對(duì)磷酸鹽、無機(jī)碳等物質(zhì)對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器的影響進(jìn)行了研究，并在上向流厭氧氨氧化生物膜反應(yīng)器的基礎(chǔ)上成功啟動(dòng)了亞硝化一厭氧氨氧化一體化工藝，并對(duì)運(yùn)行效果及影響因素進(jìn)行了探討。
　　 本課題共分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段的實(shí)驗(yàn)是在培養(yǎng)成功的上

4、向流厭氧氨氧化生物膜反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，以人工配水為原水分別研究了磷酸鹽、無機(jī)碳對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)控制溫度25℃、進(jìn)水pH7.5-7.7、進(jìn)水NH4+-N、NO2--N濃度在30-45mg/L、進(jìn)水COD平均值為8.2mg/L以下的條件下，當(dāng)TP＜5mg/L時(shí)，磷酸鹽濃度對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)沒有影響。當(dāng)TP在5-7.5mg/L之間，時(shí)隨著磷酸鹽濃度的提高氨氮的去除受到抑制，總氮的去除率降低。在停止

5、投加磷酸鹽后，短期內(nèi)厭氧氨氧化的脫氮性能可以恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前的水平。
　　 (2)高濃度的無機(jī)碳有助于消除亞硝氮對(duì)厭氧氨氧化菌的抑制。當(dāng)無機(jī)碳濃度為52.91mg/L時(shí)，厭氧氨氧化菌對(duì)TN的去除率是無機(jī)碳濃度為10.52mg/L時(shí)TN去除率的1.5倍。利用原子吸收法測(cè)定厭氧氨氧化污泥，發(fā)現(xiàn)污泥中含有豐富的鐵元素和鋅元素。已有文獻(xiàn)表明氨氧化菌富含血紅素，對(duì)鐵需求量很大，但是鋅元素的含量如此之高在國內(nèi)外的文獻(xiàn)中尚沒有報(bào)道，其在厭氧氨氧化

6、過程中的作用方式有待進(jìn)一步研究。
　　 第二階段是采用成功啟動(dòng)并運(yùn)行穩(wěn)定的上向流厭氧氨氧化生物膜反應(yīng)器，成功啟動(dòng)了亞硝化-厭氧氨氧化一體化工藝，并考察了穩(wěn)定運(yùn)行中可能的影響因素。主要研究成果如下:
　　 (1)在進(jìn)水溫度(33±1)℃，pH7.6～8.0，DO0.51mg/L～2.1mg/L，水力停留時(shí)間(HRT)保持在7h的條件下經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)143d運(yùn)行，最終成功啟動(dòng)了亞硝化一厭氧氨氧化一體化反應(yīng)器，成功啟動(dòng)后NH4+-N

7、、TN的平均去除率分別達(dá)到88％和82％，脫氮效果明顯，反應(yīng)器除氮負(fù)荷高達(dá)0.28kg/(m3·d)。
　　 (2)一體化反應(yīng)器成功啟動(dòng)后，研究了pH、溫度、基質(zhì)濃度和有機(jī)物含量等對(duì)反應(yīng)器的影響。研究結(jié)果表明:一體化反應(yīng)器的最適pH為7.5-7.7，當(dāng)pH＜7.5時(shí)，亞硝化反應(yīng)受到抑制，影響了系統(tǒng)對(duì)TN的去除;pH＞7.7時(shí)，厭氧氨氧化反應(yīng)受到影響，造成系統(tǒng)對(duì)TN的去除率較低;本反應(yīng)器的最適溫度為35℃，溫度控制在35℃時(shí)，TN