外加碳源對(duì)好氧自養(yǎng)脫氮顆粒污泥性能影響及調(diào)控研究.pdf

1、完全自養(yǎng)脫氮工藝（CANON）是目前最為經(jīng)濟(jì)有效的脫氮工藝之一。其相比于傳統(tǒng)硝化反硝化工藝具有能耗低、污泥產(chǎn)率低、投資費(fèi)用少這樣的優(yōu)點(diǎn)。但該工藝仍存在啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、不穩(wěn)定、污泥去除負(fù)荷低等缺點(diǎn)。顆粒污泥密實(shí)度高、沉降性能好、生物截留能力佳、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，已被越來(lái)越多的應(yīng)用于全自養(yǎng)脫氮工藝中。本文主要基于顆粒污泥自養(yǎng)脫氮，研究亞硝化顆粒污泥的增殖性能，探討有機(jī)物對(duì)CANON顆粒污泥性能的影響以及顆粒污泥各微生物對(duì)脫氮性能變化的影響規(guī)律。

2、具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.通過(guò)調(diào)控NLR，探索亞硝化顆粒污泥性能和污泥增殖能力的變化規(guī)律。向柱狀序批式反應(yīng)器(SBR)內(nèi)接種極少量種污泥，在130d內(nèi)，將氨氮容積負(fù)荷(NLR)從0.74kg·(m3·d)-1提高到6.66kg·(m3·d)-1，成功使反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度(MLSS)從0.1g·L-1增長(zhǎng)至11.8g·L-1，對(duì)應(yīng)的亞硝態(tài)氮累積負(fù)荷從0.4kg·(m3·d)-1升至4.9kg·(m3·d)-1。當(dāng)NLR低于4.

3、44kg·(m3·d)-1時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)粒徑＜200μm的污泥數(shù)量明顯增多，顆粒平均粒徑大幅減小。當(dāng)NLR繼續(xù)提高時(shí)，顆粒平均粒徑的增長(zhǎng)過(guò)程遵循修正的Logistic模型，其比增長(zhǎng)速率k值約為0.0229d-1。在運(yùn)行期間，較高的游離氨(FA)和游離亞硝酸(FNA)濃度能夠?qū)喯跛猁}氧化菌(NOB)起到聯(lián)合抑制作用，這使得出水中亞硝態(tài)氮累積率(NAR)始終高于80％。上述試驗(yàn)結(jié)果將為工業(yè)化高效NGS反應(yīng)器的啟動(dòng)操作提供重要參考。
　

4、　2.通過(guò)降低HRT提高OLR，探索OLR對(duì)CANON顆粒污泥性能及微生物菌落結(jié)構(gòu)的影響。以乙酸鈉為有機(jī)碳源，在CSTR反應(yīng)器內(nèi)接種培養(yǎng)成熟的CANON顆粒污泥，控制進(jìn)水COD、NH4+-N濃度不變，逐級(jí)縮減HRT，使得OLR從0.47kg·(m3·d)-1提高至0.84kg·(m3·d)-1。較低的COD濃度并沒(méi)有嚴(yán)重影響CANON顆粒污泥的脫氮性能。在OLR為0.47和0.57kg·(m3·d)-1時(shí)，系統(tǒng)保持較高的脫氮性能，NRR

5、分別為81％和82％;提高OLR至0.84kg·(m3·d)-1，NRR為72％。有機(jī)負(fù)荷提升的過(guò)程中f值始終保持在0.114±0.02范圍內(nèi)，CANON顆粒污泥表觀顏色由紅棕色轉(zhuǎn)變?yōu)榈t色。Miseq高通量測(cè)序的結(jié)果可知，隨著OLR的提高，CANON顆粒污泥中微生物的豐富度和多樣性有所上升，出現(xiàn)了部分異養(yǎng)微生物以及少量的可氧化有機(jī)碳源的AMX微生物。AOB(Nttrosomonas屬)與AMX（Candtdatus_Kuenenta屬

6、）豐度有所下降。Nttrosomonas屬的豐度從4.5％下降到0.01％，Candldatus_Kuenenta豐度從35.39％下降到18.38％。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果為CANON工藝工業(yè)化提供理論依據(jù)。
　　3.通過(guò)逐級(jí)提高C/N，探索不同C/N條件下CANON顆粒性能的變化及微生物菌落結(jié)構(gòu)的變化。向CSTR反應(yīng)器內(nèi)接入長(zhǎng)期在C/N為0.25的水體中保持良好脫氮性能的CANON顆粒污泥，逐級(jí)提高C/N為0.5、0.75、1，并降低至

7、0。發(fā)現(xiàn)隨著C/N的提高，MLSS和SVI呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在C/N為1時(shí)，MLSS和SVI為15.9g·L-1、35.1ml·g-1，當(dāng)C/N下降到0時(shí)，MLSS和SVI為15.1g·L-1、27.53ml·g-1。NRR與NRE隨著C/N的提高呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，提高C/N至1時(shí)，NRR與NRE從73％、86％下降到18.2％、13.6％，降低C/N為0，NRR與NRE恢復(fù)至68％、88％。Miseq高通量測(cè)序的結(jié)果表明，C/N的提高改變了C