厭氧氨氧化性能的研究.pdf

1、氮素污染已危及人類健康和生態(tài)安全，為了控制氮素污染，環(huán)保工作者求知?jiǎng)?chuàng)新，不辱使命，推出了眾多新型廢水脫氮技術(shù)。其中，厭氧氨氧化技術(shù)具有高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，一經(jīng)問(wèn)世便博得大家青睞。然而，厭氧氨氧化菌生長(zhǎng)緩慢，工程啟動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng)，嚴(yán)重制約了推廣應(yīng)用。根據(jù)電子受體的不同，厭氧氨氧化可分為亞硝酸鹽型厭氧氨氧化(NH4++NO2-→N2+ H2O，N-anarnmox)和硫酸鹽型厭氧氨氧化(NH4++ SO42-→N2+S+H2O，S-anam

2、mox)。對(duì)于亞硝酸鹽型厭氧氨氧化，本課題從優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)條件和改進(jìn)反應(yīng)器構(gòu)型著手，攻堅(jiān)克難，實(shí)現(xiàn)了對(duì)菌體的“開(kāi)源截流”(促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，高效持留菌體)。對(duì)于硫酸鹽型厭氧氨氧化，本課題從創(chuàng)建自養(yǎng)條件切入，開(kāi)拓進(jìn)取，證實(shí)了硫酸鹽型厭氧氨氧化的存在，為氮、硫地球生物化學(xué)循環(huán)提供了新的認(rèn)識(shí)。主要研究結(jié)果如下：
　　 1)發(fā)明了亞硝酸鹽型厭氧氨氧化生物膜膨脹床反應(yīng)器。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：①以反硝化污泥啟動(dòng)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化工藝，可依次呈現(xiàn)菌體自溶階段、

3、活性停滯階段和活性提高階段。②反應(yīng)器容積總氮去除率可高達(dá)3.02kgN.m-3·d-1。③反應(yīng)器內(nèi)的接種污泥逐漸從深黃色絮狀污泥轉(zhuǎn)變成棕灰色顆粒污泥，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成紅色顆粒污泥。④紅色顆粒污泥中的優(yōu)勢(shì)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌為“Candidatus Brocadia”，它是反應(yīng)器亞硝酸鹽型厭氧氨氧化功能的主要承載者。
　　 2)探明了亞鐵和高鐵離子對(duì)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：①亞鐵和高鐵離子對(duì)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的

4、基質(zhì)轉(zhuǎn)化具有促進(jìn)作用，這種促進(jìn)作用隨亞鐵或高鐵離子濃度升高而增強(qiáng)；當(dāng)Fe2+離子濃度和Fe3+離子濃度分別為4.60 mg·L-1時(shí)，試驗(yàn)反應(yīng)器對(duì)NH4+-N和NO2--N的去除速率分別為對(duì)照反應(yīng)器的1.95倍和1.71倍以及2.18倍和2.84倍。②Fe2+離子和Fe3+離子能夠緩解基質(zhì)亞硝酸對(duì)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的抑制作用。③常用的亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌培養(yǎng)基中鐵離子含量不足，提高亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌培養(yǎng)基中Fe2+離子或Fe3

5、+離子濃度，可促進(jìn)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌生長(zhǎng)；在高濃度亞鐵作用下，試驗(yàn)反應(yīng)器的VS和ATP分別是對(duì)照反應(yīng)器的2.16倍和3.53倍；在高濃度高鐵作用下，試驗(yàn)反應(yīng)器的VS和ATP依次是對(duì)照反應(yīng)器的4.15倍和3.37倍。④提高鐵離子濃度可增大亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌對(duì)總?cè)芙庑澡F的轉(zhuǎn)化量，改變亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌鐵和血紅素含量；提高Fe2+離子濃度，亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的鐵含量和血紅素C含量同時(shí)增加；提高Fe3+離子濃度，亞硝酸鹽型厭氧氨

6、氧化菌的鐵含量增加，血紅素C含量下降。⑤高濃度Fe2+離子的長(zhǎng)期作用可改變亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生不明灰色區(qū)域；但高濃度Fe3+離子的長(zhǎng)期作用不影響亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)。⑥Fe2+離子和Fe3+離子的長(zhǎng)期作用可改變反應(yīng)器內(nèi)的微生物菌群結(jié)構(gòu)，其中許多微生物屬于非培養(yǎng)細(xì)菌，潛在菌源豐富。
　　 3)證明了自養(yǎng)型硫酸鹽型厭氧氨氧化的存在。NH4+和SO42-的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，兩者間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在厭氧反應(yīng)