折流板自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器的快速啟動(dòng)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(duì)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(wèn)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(jī)碳源和堿度，投資和運(yùn)行費(fèi)用高昂，能耗高和效率低下已經(jīng)越來(lái)越不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求。近年來(lái)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(yùn)而生。厭氧氨氧化

2、工藝為其中的典型代表，其機(jī)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(guò)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(wú)需外加碳源、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。
　　厭氧氨氧化菌生長(zhǎng)緩慢，產(chǎn)率系數(shù)很低，厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動(dòng)問(wèn)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(diǎn)。
　　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(dòng)了厭氧氨氧化反應(yīng)，并研究了穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)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(guò)DO的優(yōu)化控制成功實(shí)現(xiàn)了自養(yǎng)脫氮一體化。
　　研究主要分為兩個(gè)階段進(jìn)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(dòng)及影響因素研究。主要研究結(jié)果如下:
　　(1

4、)啟動(dòng)及運(yùn)行效能。在人工配水條件下，控制進(jìn)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(guò)85天的連續(xù)培養(yǎng)，成功啟動(dòng)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(dá)到了95％以上，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的去除的容積負(fù)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(dá)到國(guó)家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)(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(dòng)成功后，研究了溫度、pH值、COD對(duì)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(dá)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(shí)，厭氧氨氧化的活性受到了嚴(yán)重的抑制，NH4+-N和NO2--N去除率僅有50％和55％。
　?、谧钸mpH范圍為7.1～8.5，pH＜6.5或pH＞8.5時(shí)脫氮效果明顯下降，尤其pH＜6.0或pH＞9.5脫氮效果低于70％。
　?、跜OD濃小于160mg/L時(shí)有機(jī)物對(duì)厭氧氨氧化細(xì)菌沒(méi)有影響，但當(dāng)COD濃度大于200mg/L時(shí)就會(huì)對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)產(chǎn)生明顯抑制。
　　第二階段:在成功啟動(dòng)并穩(wěn)定運(yùn)行折

7、流板生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，通過(guò)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(gè)格室DO為0.3mg/L，經(jīng)過(guò)90天馴化成功實(shí)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(shí)，溫度為（30±2）℃，pH7.6～8.2，NH4+-N進(jìn)水濃度開(kāi)始階段14mg/L，并穩(wěn)步提升至35mg/L。啟動(dòng)成功后NH4+-N、TN的平均去除率分別達(dá)到95％和85％，脫氮效果明顯，反應(yīng)器氮