一體式部分亞硝化-厭氧氨氧化SBR工藝中關(guān)鍵菌群的優(yōu)化研究.pdf

1、厭氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidizing，Anammox)工藝是一種新型生物脫氮工藝，具有不需要外加碳源、沒有CO2排放、N2O等溫室氣體排放量少、剩余污泥產(chǎn)生量少等優(yōu)勢，已成為目前最具應(yīng)用前景的生物脫氮工藝。但Anammox工藝在應(yīng)用中存在厭氧氨氧化菌(Anammox bacteria)生長速率緩慢和活性低、工藝啟動時間長、穩(wěn)定運(yùn)行難等問題，影響了該工藝的推廣應(yīng)用。
　　針對上述問題，本論文從以下幾個方

2、面開展了研究:以升流式厭氧污泥反應(yīng)器(upflow anaerobic sludge blanket，UASB)厭氧氨氧化工藝的活性污泥為對象，通過掃描電鏡和分子生物學(xué)方法對反應(yīng)器啟動過程中微生物進(jìn)行表征，以明確典型厭氧氨氧化反應(yīng)器中微生物的特征。然后，以一體式部分亞硝化-厭氧氨氧化序批式反應(yīng)器(sequencing batch reactor，SBR)工藝(combined partial nitrification-anammox，

3、CPNA)的活性污泥為對象，采用厭氧批式試驗方法，考察和比較了投加Fe2+、氧化石墨烯（graphene oxides，GOs）和Fe3+對其中厭氧氨氧化菌的脫氮效果、活性和微生物特征的影響;并通過CPNA工藝的SBR試驗研究，考察分別投加Fe2+和NH2OH對反應(yīng)器中關(guān)鍵菌群(氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria，AOB)、亞硝酸鹽氧化菌(nitrite oxidizing bacteria，NOB)和Ana

4、mmox菌）共存優(yōu)化的影響，以調(diào)控優(yōu)化CPNA工藝中關(guān)鍵菌群結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)AOB和Anammox的富集培養(yǎng)以及NOB的淘汰，提高工藝的脫氮效果。主要結(jié)論如下:
　　(1)基于UASB的厭氧氨氧化工藝啟動過程中微生物表征結(jié)果表明，微生物形態(tài)從以桿菌為優(yōu)勢菌逐漸變?yōu)橐詸E球形菌為主，且橢球形菌逐漸呈現(xiàn)聚集分布。反應(yīng)器啟動過程中，alpha多樣性指數(shù)先增加后減少，說明啟動過程中功能菌逐漸增多，功能漸趨專一化。反應(yīng)器中優(yōu)勢菌主要為浮霉菌門(Pl

5、anctomycetes)，其豐度從13.07％逐漸上升到穩(wěn)定運(yùn)行時的54.70％;Candidatus Kuenenia屬厭氧氨氧化菌的豐度在反應(yīng)器成功啟動后達(dá)到48.77％。功能豐度分析也表明啟動過程中微生物的主要代謝功能豐度均表現(xiàn)出上升趨勢。
　　(2)投加Fe2+、GOs和Fe3+強(qiáng)化厭氧氨氧化菌群的研究結(jié)果表明，投加GOs對厭氧氨氧化菌脫氮效果和豐度提高最明顯，F(xiàn)e2+投加對厭氧氨氧化菌活性提高效果最好。GOs組總氮去除

6、率與對照組相比具有顯著性差異(p＜0.001)，平均總氮去除率比對照組提高22.71％，而Fe2+和Fe3+投加組的平均總氮去除率比對照組分別高5.69％和1.72％。投加GOs將浮霉菌門豐度比接種泥提高了2.93倍，比對照組高44.51％;投加Fe2+組浮霉菌門豐度比對照組提高了1.03％，投加Fe3+組的豐度提高效果低于對照組。Fe2+投加對厭氧氨氧化菌活性提高程度與對照組相比具有顯著性(p＜0.05），F(xiàn)e2+組、GOs組和Fe3

7、+組的平均厭氧氨氧化菌活性的提高程度分別為比對照組高82.10％、高50.54％和稍低于對照組。
　　(3)投加Fe2+和NH2OH調(diào)控優(yōu)化CPNA工藝中AOB、NOB和Anammox菌的研究結(jié)果表明，投加Fe2+和NH2OH均能提高AOB活性，且投加NH2OH還能有效抑制NOB活性。投加NH2OH對CPNA工藝中關(guān)鍵菌群的影響最大，能有效提高總氮去除率，總氮去除率最高能達(dá)到42.54％，投加Fe2+的最高總氮去除率為25.90％