折流板自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器的快速啟動及影響因素研究.pdf

1、隨著人們生活水平的改善和工農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，排放到廢水中的氮素持續(xù)增加。如何減少氮元素的排放和對水體環(huán)境的危害已經(jīng)成為當(dāng)今研究者高度關(guān)注的問題。
　　自然界中存在著氮素的天然循環(huán)，脫氮現(xiàn)象廣泛存在于生物圈中。傳統(tǒng)的生物脫氮工藝需要大量曝氣、額外投加有機碳源和堿度，投資和運行費用高昂，能耗高和效率低下已經(jīng)越來越不能適應(yīng)社會發(fā)展的需求。近年來以短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、亞硝化-厭氧氨氧化等為代表的新型的生物脫氮工藝應(yīng)運而生。厭氧氨氧化

2、工藝為其中的典型代表，其機理是在厭氧條件下，化能自養(yǎng)型微生物（厭氧氨氧化菌）以CO2或HCO3-為碳源，直接以NH4+為電子供體，以NO3-或NO2-為電子受體，將NH4+、NO3-或NO2-轉(zhuǎn)變成N2的生物氧化過程。與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比厭氧氨氧化工藝具有耗氧少、無需外加碳源、運行費用低等優(yōu)點。
　　厭氧氨氧化菌生長緩慢，產(chǎn)率系數(shù)很低，厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動問題一直制約著該工藝應(yīng)用于城市污水處理。并且厭氧氨氧化反應(yīng)需要以亞硝態(tài)氮

3、作為電子受體，需要有半亞硝酸化工藝與之匹配，適宜的反應(yīng)器類型及組合也是該工藝推廣研究的重點。
　　本課題采用生物量高、固液分離效果好的折流板生物膜反應(yīng)器為裝置，成功啟動了厭氧氨氧化反應(yīng)，并研究了穩(wěn)定運行時反應(yīng)器沿程氮元素的去除規(guī)律及影響因素。并在此基礎(chǔ)上通過DO的優(yōu)化控制成功實現(xiàn)了自養(yǎng)脫氮一體化。
　　研究主要分為兩個階段進行。第一階段為折流板生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器的快速啟動及影響因素研究。主要研究結(jié)果如下:
　　(1

4、)啟動及運行效能。在人工配水條件下，控制進水NH4+-N及NO2--N濃度30～45mg/L、水溫（30±2）℃、DO＜0.3mg/L、pH值7.6～8.0。經(jīng)過85天的連續(xù)培養(yǎng)，成功啟動折流板生物濾池厭氧氨氧化反應(yīng)器。在穩(wěn)定階段，NH4+-N和NO2--N的去除率均達到了95％以上，穩(wěn)定運行時的去除的容積負荷氨氮120mg/(L·d)和亞硝氮160mg/(L·d)。NH4+-N、NO2--N的去除和NO3--N的生成比例為1∶(1.2

5、0～1.37)∶(0.10～0.19)與理論值接近。出水達到國家一級A標(biāo)準(NH4+=5mg/L，TN=15mg/L)
　　(2)影響因素。折流板生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動成功后，研究了溫度、pH值、COD對厭氧氨氧化反應(yīng)的影響。結(jié)果顯示:
　?、俜磻?yīng)器的最適溫度為30～40℃，在此溫度區(qū)域內(nèi)NH4+-N和NO2--N的去除率可達到95％以上，當(dāng)溫度較低于18℃，總氮的去除率較低，NH4+-N和NO2--N去除率僅有57％和

6、65％，當(dāng)溫度高于42℃時，厭氧氨氧化的活性受到了嚴重的抑制，NH4+-N和NO2--N去除率僅有50％和55％。
　　②最適pH范圍為7.1～8.5，pH＜6.5或pH＞8.5時脫氮效果明顯下降，尤其pH＜6.0或pH＞9.5脫氮效果低于70％。
　　③COD濃小于160mg/L時有機物對厭氧氨氧化細菌沒有影響，但當(dāng)COD濃度大于200mg/L時就會對厭氧氨氧化反應(yīng)產(chǎn)生明顯抑制。
　　第二階段:在成功啟動并穩(wěn)定運行折

7、流板生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，通過DO優(yōu)化，前兩格室的DO為4.5mg/L，第三格室為DO在0.8～1.0mg/L，后三個格室DO為0.3mg/L，經(jīng)過90天馴化成功實現(xiàn)了自養(yǎng)脫氮一體化。主要研究結(jié)果如下:
　　控制HRT為6小時，溫度為（30±2）℃，pH7.6～8.2，NH4+-N進水濃度開始階段14mg/L，并穩(wěn)步提升至35mg/L。啟動成功后NH4+-N、TN的平均去除率分別達到95％和85％，脫氮效果明顯，反應(yīng)器氮