论文部分内容阅读
我国是一个产煤大国,也是一个农业大国,农业生产离不开氮肥,因此,我国以煤炭为主要原料的氮肥工业发展迅猛,但同时也对水体造成了严重的污染。作为一种经济合理、高效节能的高氨氮废水脱氮技术,短程硝化—厌氧氨氧化联合工艺具有广阔、良好的发展前景。但是,要将该项脱氮技术应用于煤化工高氨氮废水的工业实践,必须首先对应用技术的细节进行研究,从而为短程硝化—厌氧氨氧化联合工艺处理煤化工高氨氮废水的合理设计与稳定运行提供理论指导。本研究首先启动短程硝化反应器,研究了其运行特性,并且选用苯酚作为毒物研究了酚对亚硝化反应的影响,然后利用亚硝化生物膜作为接种物实现了厌氧氨氧化反应器的启动。主要研究结果如下:（1）在亚硝化反应器中生物膜对NO2--N具有很强的吸附能力,1.5L的填料表面吸附了947.30mg的NO2--N。这主要是由于生物膜的表面具有高度的活性和巨大的截留吸附能力,废水中的NH4+-N被亚硝化菌转化为NO2--N后便被吸附于其表面。（2）在亚硝化微生物的培养阶段和连续式亚硝化反应器稳定运行期间均发现出水中的TN浓度小于进水中的TN浓度,即TN发生了损失。对TN损失的原因进行分析,认为在亚硝化反应器中很可能发生了厌氧氨氧化和反硝化反应。（3）在研究苯酚对间歇运行的亚硝化反应器影响的实验中发现,当苯酚浓度为30mg/L和60mg/L时,苯酚对亚硝化过程总体上表现为促进作用,在此浓度时的亚硝化能力分别比0mg/L时提高28%和11%。当苯酚浓度为120mg/L时,表现为抑制亚硝化过程,此时亚硝化菌的活性为空白时的91%。当苯酚浓度提高到240mg/L时,亚硝化菌的活性降低到空白时的76%。（4）仔细观察在不同浓度苯酚存在时氨氮随时间的降解曲线,发现苯酚浓度为30、60、120和240mg/L时,氨氮在降解过程中都存在一个明显的浓度突变点,分别发生在第7、5、7和6h。以浓度突变点为分界点,在不同浓度苯酚时的氨氮浓度随时间变化曲线可以分为2段,因而可以拟合为2个方程。对不同浓度苯酚存在时亚硝化微生物最大活性区间前段和后段的RA进行比较,发现后段的RA总是大于前段的。在苯酚浓度为30mg/L和60mg/L时,前段表现为抑制,RA分别为苯酚浓度为0mg/L时的94%和88%,后段却表现为促进,RA分别比苯酚浓度为0mg/L时提高了31%和9%;在苯酚浓度为120mg/L和240mg/L时,后段的抑制作用小于前段的,前段的RA分别为苯酚浓度为0mg/L时的69%和29%,后段的RA分别为苯酚浓度为0mg/L时的89%和76%。推测发生此现象的原因,可能是在亚硝化过程前段由于苯酚浓度较高,所以对微生物产生了抑制作用;随着苯酚的降解,其浓度逐渐降低,便表现为促进或抑制减弱。出现的浓度突变点可能就是抑制与促进或抑制突然减弱的转折点。（5）在研究苯酚对连续运行的亚硝化反应器影响的实验中发现,当进水苯酚浓度为30mg/L-120mg/L时对亚硝化微生物产生了刺激作用,从而促进了亚硝化反应的进行;当进水苯酚浓度在240mg/L-960mg/L内变化时,系统对氨氮的去除率随着苯酚浓度的升高而下降,苯酚在这一浓度范围内,流化床亚硝化反应器对氨氮的去除率均低于苯酚浓度为0mg/L时的去除率。可见,此浓度范围的苯酚已对亚硝化反应器产生严重影响,抑制了亚硝化微生物的活性。（6）在连续式亚硝化反应器中,当进水苯酚浓度为0-960mg/L时,TN损失率在0.55%-18.35%,总体趋势是随着进水苯酚浓度的升高TN损失率随之增加。对TN损失的原因进行分析,是因为亚硝化反应器在发生亚硝化反应的同时发生了反硝化反应,也即发生了同步亚硝化反硝化反应。（7）本实验在好氧条件下富集亚硝化细菌,培养高活性的亚硝化生物膜,再将其作为接种微生物,成功启动了ANAMMOX反应器。这一结果证明亚硝化微生物确实可作为ANAMMOX反应器的接种微生物。（8）在第117-134d和第185-201d ANAMMOX反应器运行稳定,进水NH4+-N和NO2--N浓度均为195mg/L左右的情况下,反应器出水浓度变化不大,此时亚硝氮与氨氮的平均去除比例分别为0.65和0.62。在本实验中NH4+-N的去除量大于NO2--N的去除量,这说明在反应器中不但存在厌氧氨氧化微生物,还存在其它的微生物,这些微生物将NH4+-N转化,从而导致其去除量较大。