论文部分内容阅读
亚硝化过程是生物处理氨氮废水时氨氧化反应的一个步骤，具有节省曝气、产泥量少、提高脱氮效率等优点，同时可组成亚硝化-反硝化、亚硝化-厌氧氨氧化等工艺，成为生物脱氮工艺的研究热点。凭借良好的稳定性、较高的生物浓度和高处理效率等优点，包埋固定化技术在污水处理领域得到广泛关注，应用日益广泛。本文以水性聚氨酯为材料，制作一种新型包埋载体，通过包埋活性污泥，在无机物人工配水和有机物人工配水条件下，探讨包埋固定化颗粒在SBR反应器中亚硝化实现途径，分析亚硝化过程的运行参数的影响，借助扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)、变形梯度凝胶电泳(Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,PCR-DGGE)和激光共聚焦显微镜(Confocal Laser Scanning Microscope，CLSM)手段，在微生物微观角度对亚硝化实现和维持过程进行解释。同时利用实验室包埋固定化的厌氧氨氧化颗粒污泥验证亚硝化出水效果。 本试验主要研究内容及成果如下: 无机条件下通过阶梯提高进水氨氮浓度可以在不排泥的情况下较快速实现SBR反应器内亚硝化过程。在溶解氧(Dissoved Oxygen，DO)2.0mg/L和阶梯提高进水氨氮浓度(从100、150到200mg/L)下，经13天较低的DO和高游离氨(Free Ammonia，FA)的筛选下，亚硝化率(Nitrite Accumulation Rate，NAR)达到90.98％。反应器内亚硝化过程中DO和pH对亚硝化积累率的影响不大，反应器适宜运行条件为:进水pH，8～10;温度，23～25℃;DO，2.0～4.5mg/L。控制水力停留时间可以实现反应器的优化操作。有机物的存在会导致NAR下降，COD浓度大于200mg/L时开始影响氨氧化速率。 包埋颗粒污泥经热击处理可以实现有机配水下的亚硝化过程。高DO(6mg/L)条件下，能在较高的氨氯化速率和COD去除率下实现模拟有机废水的亚硝化。控制进水碱度比可以实现不同氨氮浓度的部分亚硝化过程，实验室后续厌氯氨氧化反应运行情况表明，部分亚硝化出水稳定。 扫描电镜照片显示，随着亚硝化过程的实现，包埋颗粒内污泥形态呈现出由长杆短杆、球状等多种形态向短杆、球状变迁的态势。PCR-DGGE显示，包埋颗粒中微生物种群多样性菌性先减少后增多，最终优势种群集中于Bacteroidetes、β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria。随着NAR不断升高，氨氧化菌(Ammonia-Oxidizing Bacteria，AOB)的多样性指数也先升高后略降，但仍高于全程硝化时期，主要是菌属为Nitrosomonas europaea(KU848180.1)和Nitrosomonas europaea(NR_117649)。 CLSM荧光染色分析热击前后的包埋颗粒的结果显示，热击处理前具有全程硝化性能的包埋颗粒内，活细胞数量多于死细胞，活细胞主要集中在孔隙附近，在整个内部和外部均匀分布，死细胞主要在包埋颗粒内部。热击处理后具有亚硝化性能的包埋颗粒内，活细胞仍集中在孔隙附近，内部较外部少。死细胞分布于内部和外部。热击前具有明显的以胞外多糖构成的骨架部分和胞外蛋白形成的内核结构， 热击处理使部分分布于包埋颗粒外部及空隙处的活细胞死亡，同时破坏了以胞外多糖构成的骨架结构和胞外蛋白形成的内核结构，包埋颗粒内主要细胞仍是活细胞。