溶解氧与进水负荷对厌氧氨氧化反应的影响

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厌氧氨氧化反应是在缺氧条件下以亚硝态氮作为电子受体,将氨氮转化为氮气的自养脱氮生物过程,该工艺具有无需添加有机碳源、无需曝气且污泥产量低的优势,能够有效解决目前污水处理厂所面临的污水碳源不足、曝气所需能耗高、剩余污泥难以处置等问题。厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation bacteria,AAOB)细胞产率低、增殖速率慢,活性容易受到溶解氧等外界条件影响等缺点严重制约了厌氧氨氧化工艺的实际应用。为进一步推广厌氧氨氧化工艺的实际应用,本研究围绕厌氧氨氧化菌进行以下三部分内容的研究。  (1)本文研究了溶解氧对厌氧氨氧化菌活性的短期影响。同一系统内培养的颗粒污泥活性高于絮体污泥,活性污泥接触溶解氧后会出现活性损失,提高污泥浓度能够有效减小溶解氧造成的活性损失为进一步探究溶解氧对厌氧氨氧化菌活性的影响,考察了不同溶解氧浓度和不同预处理时间对颗粒污泥和絮体污泥活性的影响,结果表明:厌氧氨氧化菌接触溶解氧的浓度越高,时间越长活性损失越大。DO=2mg/L预处理60min颗粒污泥活性损失32.34%,絮体活性损失34.01%;DO=4mg/L预处理相同时间颗粒污泥活性损失率为38.87%,絮体为42.86%;颗粒污泥接触溶解氧后污泥剩余活性高于絮体,为提高系统运行的稳定性污泥形态当以颗粒污泥为主。  (2)为提高序批式厌氧氨氧化系统运行的稳定性,选取pH、电导率(Conductivity)和氧化还原电位(ORP)为主要参数对厌氧氨氧化过程进行在线监测,建立了控制参数与SBR-Anammox系统的定性和定量关系结果表明:pH、Cond和ORP曲线变化规律和判断反应结束的特征点具有良好的重现性和准确性;△pH、△Cond和△ORP可以作为反映厌氧氨氧化活性的重要指示参数;电导率斜率(KCond)与厌氧氨氧化最大比降解速率(MSAA)的变化规律相同,拟合得到MSAA和KCond的线性方程为MSAAnitrite=11.73KCond-20.50,R2=0.91、MSAAammonia=26.08KCond-49.39,R2=0.92。批次试验中明显的亚硝酸盐抑制可用Haldane抑制模型描述,拟合得到抑制常数(Ki)为130mg/L、半抑制常数为54.16mg/L、KCond最大值为5.83;厌氧氨氧化处理实际生活污水的过程中采用在线监测和实时控制方法能够准确判断厌氧氨氧化反应的结束。  (3)采用提高浓度和缩短水力停留时间两种提升负荷的方式运行厌氧氨氧化A、B反应器,探究负荷提升方式对厌氧氨氧化系统的影响研究表明:提高进水浓度易出现可逆的亚硝酸盐抑制,导致厌氧氨氧化菌活性降低系统去除负荷下降,活性恢复后去除负荷可达到0.67kg N/m3/d,运行118后天系统平均粒径为236.4μm,厌氧氨氧化菌功能基因拷贝数为4.29×1010gene copies/g·VSS,占全菌的5.37%;采用缩短水力停留时间的方式运行B反应器,118天后去除负荷达到0.9kg N/m3/d,厌氧氨氧化菌活性增长至382.32mg·N/g·VSS·h,污泥平均粒径为202.3μm,功能基因拷贝数为5.5×1010gene copies/g·VSS,占全菌比例的6.11%。;进出水pH和Cond的差值能够灵敏指示两个系统性能的变化;采用缩短水力停留时间的方式运行反应器可以快速实现厌氧氨氧化菌的富集、活性提高以及颗粒化。
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