厭氧氨氧化工藝的啟動及影響因素試驗研究.pdf

1、厭氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation，ANAMMOX)是指在厭氧條件下亞硝酸鹽作為氧化劑將氨氮氧化成氮氣的一個高效、新型的自養(yǎng)生物反應(yīng)過程，由于厭氧氨氧化工藝啟動耗時長，且對反應(yīng)的環(huán)境條件尤其敏感，進而限制了ANAMMOX工藝穩(wěn)定的運行和廣泛應(yīng)用。因此，本文采用了ASBR(Anaerobic Sequencing Batch Reactor)厭氧氨氧化反應(yīng)器，考察了反應(yīng)器在溫度、有機物影響條件下的啟動特性

2、，以及在成功啟動后探究了不同的降溫策略、進水基質(zhì)比例（亞硝/氨氮）、pH對系統(tǒng)脫氮性能的影響。
　　主要的研究結(jié)果為:
　　(1)進水pH為7.2±0.2，NH4+-N和NO2--N的濃度分別為25±0.4 mg·L-1、33±0.6 mg·L-1，接種普通厭氧污泥，控制溫度為25℃、30℃、35℃啟動厭氧氨氧化。①不同的溫度條件下厭氧氨氧化ASBR反應(yīng)器均得到成功啟動，R25℃、 R30℃、 R35℃分別歷經(jīng)117d、90

3、d、75d。②由于溫度的差異，穩(wěn)定運行時，R30℃和R35℃的NH4+-N、NO2--N的去除率分別為98.4％和98.5％以及97.3％和98.1％，明顯高于R25℃的91.6％和94.8％。③三個反應(yīng)器在穩(wěn)定運行期時，出水水質(zhì)均較好，且厭氧氨氧化反應(yīng)計量比如下:R25℃的△NH4+-N∶△NO2--N∶△NO3--N約為1∶(1.37±0.02)∶0.22。R30℃的△NH4+-N∶△NO2--N∶△NO3--N約為1∶(1.32±

4、0.02)∶(0.26±0.02)，R35℃的△NH4+-N∶△NO2--N∶△NO3--N約為1∶(1.34±0.02)∶(0.28±0.02)。R0℃和R35℃較為接近厭氧氨氧化反應(yīng)的理論值1∶1.32∶0.26。
　　(2)進水pH為7.2±0.2，NH4+-N和NO2--N的濃度分別為25±0.4 mg·L-1、33±0.6mg·L-1，接種普通厭氧污泥，探究30℃條件下不同濃度的COD（COD分別為15 mg·L-1、3

5、0 mg·L-1、50 mg·L-1對應(yīng)的C/NO2--N為0.5、1、1.5）對三個ASBR厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動的影響，其實驗結(jié)果為:①不同COD濃度時三個反應(yīng)器經(jīng)過長期運行，均可成功啟動厭氧氨氧化反應(yīng)，且該比值為0.5時NH4+-N、NO2--N和COD去除率分別為90.4％、98.3％、70.5％;比值為1的NH4+-N、NO2--N和COD的去除率分別為91.6％、98.5％、46.4％;比值為1.5的NH4+-N、NO2--N

6、和COD的去除率分別為73.6％、98.2％、47.3％;可見，比值為0.5、1時較有利于富集厭氧氨氧化菌，且所獲得的基質(zhì)去除率較高、出水水質(zhì)較好。②比值為1.5時，盡管經(jīng)過長時間的馴化也可發(fā)生一定程度的厭氧氨氧化反應(yīng)，但異養(yǎng)反硝化程度較高。③成功啟動后，C/NO2--N比值為0.5的反應(yīng)器運行較穩(wěn)定，△NO2--N∶△NH4+-N的值約為1.41～1.46; C/NO2--N比值為1.5的反應(yīng)器運行不太穩(wěn)定，△NO2--N∶△NH4+

7、-N的值在1.71～1.86之間。
　　(3)控制厭氧氨氧化反應(yīng)器的進水pH為7.2±0.2，NH4+-N為25±0.4mg·L-1，NO2--N為33±0.6mg·L-1。①對兩個高溫(30℃)穩(wěn)定運行的厭氧氨氧化ASBR反應(yīng)器采取突然降溫(R1)和階梯式降溫(R2)的方式至15℃，分別經(jīng)過54d、36d的馴化后，二者表現(xiàn)出不同程度的厭氧氨氧化活性， R2的NH2+-N和NO2--N的去除率分別為52.4％、61.6％，R1的N

8、H4+-N和NO2--N的去除率分別為47.6％、53.4％，厭氧氨氧化活性為R2＞R1，即采用階梯式降溫策略，可減少低溫條件的沖擊對厭氧氨氧化活性產(chǎn)生的不利影響。②對R2采取快速升溫的手段至30℃，在短時間內(nèi)可以再次恢復(fù)較高的脫氮性能。
　　(4)控制ASBR厭氧氨氧化反應(yīng)器進水NO2--N為30±0.2 mg·L-1，溫度為30℃，pH為7.2±0.2，考察進水NO2--N/NH4+-N的不同比值對厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮效果的影

9、響而獲得的結(jié)果為:①調(diào)節(jié)NO2--N/NH4+-N的值從0.9升高至1.6的過程中，NH4+-N、NO2--N的去除率先逐漸增加后降低;在NO2--N/NH4+-N的值為1.4時，NH4+-N、NO2--N的去除率分別高達96.2％、95.4％，且總氮的去除率也達到85.3％;②進水的NO2--N/NH4+-N值為1.4時，實際發(fā)生厭氧氨氧化的NO2--N/NH4+-N值約為1.37; NO3--N/NH4+-N也有增加，最后在0.25

10、～0.28之間出現(xiàn)小幅波動，進一步表明實際發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)的比值關(guān)系更穩(wěn)定。③進水NO2--N/NH4+-N為1.4時，周期內(nèi)NH4+-N、NO2--N變化速率最大的時間段為0～1.5 h;在典型周期內(nèi)，ORP、pH呈現(xiàn)很好的線性負(fù)相關(guān)性，y=-58.27599x+412.29934，相關(guān)系數(shù)R2高達0.96，即ORP可以作為ANAMMOX反應(yīng)過程的指示性參數(shù)。
　　(5)進水NH4+-N和NO2--N的濃度分別為21.5 mg

11、·L-1、30.6 mg·L-1，探究進水pH對厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮性能影響的實驗結(jié)果表明:①pH由7.2升高到8.5的過程中，NH4+-N、NO2--N及總氮的去除率均逐漸增加隨后降低;當(dāng)pH為8.3時，系統(tǒng)脫氮效果最佳，NH4+-N、NO2--N及總氮的去除率分別達到93.1％、97.5％和85.3％。②整個實驗期間控制進水pH而引起系統(tǒng)的ORP發(fā)生了相應(yīng)的變化，且ORP與pH呈現(xiàn)出較好的負(fù)線性相關(guān)，y=-57.364743+385