论文部分内容阅读
传统的硝化反硝化脱氮工艺在处理低C/N废水时并不经济。鉴于传统脱氮工艺在处理含氨氮废水时表现的诸多不足,新型的全程自养脱氮工艺成为研究的热点,全程自养脱氮工艺(CANON工艺)是目前公认的一种极为经济高效的脱氮工艺。目前,关于CANON工艺的研究取得了一定的进展,但是所用反应器形式大多为SBR反应器。由于CANON工艺本身会产生大约11%的NO3--N,SBR在以一定比例的排水过程中会残留一部分硝氮,长此以往必将导致SBR反应器内硝态氮浓度升高,影响出水水质。而连续流反应器采用连续进水的方式可以将反应器内的硝氮等物质及时排除,避免产生有害物质的积累,影响反应器的脱氮性能。因此,本实验采用曝气上流式污泥床(Up-flow Aerated Sludge Blanket,UASB)反应器,研究连续流全程自养脱氮工艺颗粒污泥处理生活污水性能研究。 实验首先进行了连续流反应器内CANON工艺的启动研究,该阶段将来自于SBR反应器稳定运行的亚硝化污泥接种至富集有厌氧氨氧化菌UASB反应器内。在接种初期,功能菌种需要适应环境,在经历了14d的适应期后,脱氮效果得到逐步提升。在全程自养脱氮工艺中,功能菌种生长缓慢。在氨饱和的情况下,氨氧化菌活性受供氧量的制约,厌氧氨氧化菌活性受亚硝酸盐量的制约。因此在启动期间随着实验的进行逐渐增加曝气量。经过一段时间运行后,系统的出水NH4+-N开始降低,总氮去除率和氨氧化率均得到逐步提升,在第85d分别上升至73%和89%。为了限制NOB活性,反应器采用了降低HRT并有限制增加曝气量的策略。实验结果表明在运行环境稳定后反应器的脱氮性能逐步提升,本实验在第60d左右出现可以肉眼观察到的颗粒污泥,在启动期间反应器内活性污泥颗粒粒径呈现波动上升的态势,至650μm左右达到相对稳定,此阶段胞外聚合物含量增长,蛋白质/多糖比值升高。在本实验启动阶段末期,最大出水硝态氮浓度为19.6mg/L,ΔTN/ΔNO3--N接近于理论值8,最大总氮负荷达到0.47kg/m3/d。结果表明本实验通过采用增大进水负荷的方式促进了微生物的生长,构建出更适合CANON功能菌种的生长条件,NOB得到逐步淘汰,同时在多种生物种群的共同作用下,反应器表现出了高效的脱氮效果,在人工配水条件下,颗粒污泥连续流全程自养脱氮工艺启动成功。 在反应器成功启动CANON工艺后,实验逐步向进水中加入一定比例的生活污水,寻求连续流反应器处理一定比例生活污水的最佳工况。实验结果表明,在处理含50%生活污水的进水时,反应器表现出了高效的同步去除COD和氨氮的去除效果。最高总氮去除负荷为0.53kg/m3/d,总氮去除率最高为64%,COD去除率可以达到64%,总氮和COD处理效果较为理想。但当在此基础上继续增大进水中生活污水比例后,COD会对厌氧氨氧化菌活性产生抑制,反应器内出现亚硝态氮积累,且C/N比值越大,亚硝态氮积累时间越长。在处理一定比例生活污水期间,颗粒粒径先升后降,至本实验结束,颗粒粒径降至378μm,胞外聚合物含量也出现了一定程度的下降。但在此过程中,出水硝态氮没有明显变化,NOB活性得到有效抑制。 由于在处理完全生活污水阶段,反应器脱氮性能出现下降,说明功能菌种尚未完全适应完全生活污水的进水环境,为避免厌氧氨氧化菌活性受到长时间抑制,本实验基于前期的实验成果,在进水中含50%生活污水的条件下对连续流颗粒污泥全程自养脱氮工艺进行了恢复。至恢复阶段结束,反应器脱氮能力有效回升至0.47kg/m3/d,厌氧氨氧化菌活性得到有效恢复,反应器平均出水COD浓度保持在60mg/L以下,COD去除能力良好,反应器取得了良好的去除COD和氨氮的效果。