论文部分内容阅读
目前,全程自养脱氮工艺(Completely Autotrophic Nitrogen Removal OverNkrke,Canon)被认为是生物脱氮工艺中经济性最佳的处理工艺之一。然而,Canon工艺的启动过程耗时长以及运行的不稳定限制了其在自养生物脱氮领域中的应用。本研究采用投加NaCl、NH2OH和N2H4的方法刺激氨氧化菌(ammonia-oxidating bacteria,AOB)与厌氧氨氧化(Anaerobic ammonia oxidation,Anammox)菌的生长,在接种普通城镇污水处理厂活性污泥的序批式生物膜反应器(Sequencing batch biofilm reactor,SBBR)内快速启动了Canon工艺。并且利用启动完成的Canon工艺处理了高氨氮养猪废水,研究了不同C/N值的进水对自养脱氮长期运行过程稳定性的影响。本研究取得以下研究结果：
⑴SBBR采用限制好氧-缺氧的周期运行方式快速实现了半硝化与Anammox菌的同步富集。在半硝化建立与厌氧氨氧化菌富集过程中投加NaCl、N2H4和NH2OH于反应器中以刺激AOB和Anammox菌富的活性。运行第68d时,SBBR出水中亚硝酸含量开始显著降低,系统总氮去除率开始上升,逐步以Canon工艺的方式运行.此时,利用荧光原位杂交检测发现SBBR生物膜内Planctomycetales、Candidatus Brocardia和Candidatus Kuenenia等Anammox菌已经在生物膜内层显著生长而Nitrosomonas spp.主要分布于生物膜的表面。SBBR的最大TN去除率达到了0.134kg·N·m-3·d-1。这种Canon工艺的启动方法具有启动时间快,无需投加亚硝酸盐氮,无需调节系统pH值,适宜处理含盐高氨氮废水等优点。
⑵Canon工艺启动完成的SBBR装置被用来处理高氨氮养猪废水.试验研究了不同C/N值的实际废水对SBBR自养脱氮效率的影响。在三阶段150天的运行过程中,当进水中C/N值分别为0.81、0.65和1.24,TN与COD负荷分别为0.20±0.04、0.26±0.04、0.26±0.07 kgN·m-3·d-1和0.16±0.02、0.17±0.03、0.27±0.06kg COD·m-3·d-1时,SBBR的TN与COD的去除率分别达到了0.096、0.133、0.104kg N·m-3·d-1和0.062、0.063、0.135kg COD·m-3·d-1。研究结果显示,当进水中C/N值低于0.8时,进水中TN的去除是由Canon工艺实现的。不同阶段PCR-DGGE研究结果显示,有机负荷的冲击不会显著影响厌氧氨氧化菌的活性功能,并且功能细菌的群落结构在不同有机负荷的冲击下均能保持稳定。
⑶在Canon工艺启动阶段建立半硝化工艺过程中,试验研究了盐度提升过程中SBBR生物膜胞外聚合物含量与成分的变化。在含盐量提升至1％的过程中,SBBR生物膜中:EPS的含量由第1d的54.2 mg·g-1·VSS-1提升至第55d的99.6mg·g-1·VSS-1。与紧密附着的EPS含量相比,在盐度提升过程中,生物膜中松散附着EPS含量的变化更为剧烈。同时,在盐度提升过程中生物膜LB-EPS中存在多糖含量激增的现象。