溫度、鹽度對內回流Pn-ANAMMOX反應器的運行影響及調控.pdf

1、部分亞硝化-厭氧氨氧化工藝(PN-Anammox)是一種新型生物脫氮工藝，厭氧氨氧化（ANAMMOX）是一種新型的脫氮技術，具有經濟高效、環(huán)境友好、脫氮潛力較高等優(yōu)點。據目前的文獻報道，實驗室規(guī)模的厭氧氨氧化反應器脫氮效能達到76.5 kg·m-3·d-1以上?；趨捬醢毖趸腜N-ANAMMOX為代表的生物自養(yǎng)脫氮聯(lián)合工藝受到國內外研究學者的廣泛關注。與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比，PN-ANAMMOX工藝具有容積負荷高、能源消耗少、污泥產量

2、低等優(yōu)點，已成為當前生物脫氮領域的熱點。
　　PN-ANAMMOX工藝反應條件苛刻，為了使兩者功能菌發(fā)揮其最大效能，需要將常溫廢水加熱至35℃左右，這部分的能耗不亞于傳統(tǒng)生物脫氮工藝。為了發(fā)揮PN-ANAMMOX聯(lián)合工藝的優(yōu)勢，對PN-ANAMMOX工藝的控溫優(yōu)化就顯得尤為重要。實際廢水中會含有一定的鹽度，適量的鹽具有加快酶促反應，維持膜平衡和調解滲透壓的重要作用，但高濃度的鹽類物質會引起廢水滲透壓升高，過高的滲透壓會降低微生物活

3、性，甚至導致微生物死亡，因此需研究該工藝的最適鹽度。
　　本研究的主要目的是開展系統(tǒng)的試驗研究，通過對PN-ANAMMOX工藝反應的適宜運行的溫度、鹽度的優(yōu)化，來提高脫氮效率。通過對PN-ANAMMOX反應器在常溫下逐步降溫的條件下氮素轉化效率的測定，確定各區(qū)域對溫度的耐受條件，明確溫度變化首先對哪個區(qū)的氮素轉化效能產生影響，先受到影響的區(qū)域的氮素轉化效能的下降幅度的大小，從而確定溫度重點影響哪個區(qū)域，找到PN-ANAMMOX工藝

4、最經濟的溫度從而確定低溫下調控措施。通過對PN-ANAMMOX反應器在不同鹽度下氮素轉化效率的測定，明確鹽度對各區(qū)域脫氮效能的影響，確定各區(qū)域對鹽度的耐受條件，得出在鹽度沖擊過程中的調控措施。
　　采用具有回流的部分亞硝化和厭氧氨氧化串聯(lián)工藝，利用季節(jié)更替時溫度的變化，研究了逐步降溫對各區(qū)域脫氮能力的影響。結果表明，當溫度降低到25℃時，聯(lián)合工藝的整體脫氮速率下降幅度較大，由1 kg·m3·d-1下降到0.5 kg·m3·d-1;

5、厭氧區(qū)脫氮速率開始明顯下降，由18 kg·m-3·d-1下降到9kg·m-3·d-1。當溫度降低到20℃時，亞硝化區(qū)的氮轉化速率開始明顯下降，由0.9 kg·m3·d-1下降到0.2kg·m-3·d-1，此時聯(lián)合工藝的脫氮速率下降幅度并沒有那么明顯。此時，出水NO3--N的濃度迅速增大，表明AOB的優(yōu)勢生長被打破，NOB開始大量增長。運用Arrhenius公式對聯(lián)合工藝整體脫氮速率及各個區(qū)域脫氮速率與溫度的關系進行非線性擬合，厭氧區(qū)脫氮

6、速率的溫度特征系數(shù)比亞硝化區(qū)氮轉化速率的溫度特征系數(shù)大，表明溫度對厭氧氨氧化的效能影響更大，整個聯(lián)合工藝的脫氮效能與厭氧區(qū)的脫氮效能更相近，聯(lián)合工藝的脫氮速率由厭氧氨氧化過程限制。
　　采用人工配水，進行鹽度對PN-Anammox聯(lián)合工藝的脫氮速率的實驗研究。研究結果表明5 g.L-1的鹽度對PN-Anammox聯(lián)合工藝的整體脫氮速率、亞硝化區(qū)的氮轉化速率以及厭氧區(qū)脫氮速率都有促進作用。10 g.L-1的鹽度對ANAMMOX的脫氮

7、速率已經有抑制作用，10 g.L-1的鹽度對PN-ANAMMOX工藝以及亞硝化部分依然有促進作用。到20 g.L-1的鹽度對PN-ANAMMOX工藝亞硝區(qū)的氮轉化速率也開始有抑制作用。25 g.L-1的鹽度對PN-Anammox工藝聯(lián)合工藝的整體脫氮速率有很強的抑制，低于未加鹽度時聯(lián)合工藝脫氮速率的一半。在鹽度為20 g.L-1時初始曝氣量是340 L.h-1，亞硝化區(qū)好氧氮轉化速率是0.7 kg·m3·d-1，曝氣量逐漸提升至500L

8、.h-1，亞硝化區(qū)好氧氮轉化速率升高到0.9 kg·m3·d-1。繼續(xù)提升曝氣量，亞硝化區(qū)好氧氮轉化速率不再提升。在鹽度高達25 g.L-1時，增大曝氣量也無法提高反應速率。
　　做完鹽度對PN-Anammox工藝的影響實驗后進行恢復實驗。沒有加入鹽度時亞硝化區(qū)的好氧氮轉化速率是0.8 kg·m-3·d-1，剛啟動時亞硝化區(qū)的好氧氮轉化速率是0.2 kg·m3·d-1，反應器運行11天，亞硝化過程恢復的較好，好氧氮轉化速率升高到0