基于CANON工藝的新型HABR反應(yīng)器生物脫氮性能研究及生物多樣性的分析.pdf

1、全程自養(yǎng)脫氮(CANON)工藝是包括了亞硝化與Anammox這兩個反應(yīng)過程的一種新型脫氮工藝，相比于傳統(tǒng)廢水生物脫氮工藝，其成功解決了工藝運行時曝氣量大、需要額外投加有機碳源、運行費用高以及二次污染等問題。然而在目前的研究中，發(fā)現(xiàn)該工藝仍存在啟動時間長、長期穩(wěn)定運行困難、局限于高氨氮污水處理等問題。為了深化研究CANON工藝應(yīng)用于生活污水處理的可行性，本文首次采用新型復合式折流板反應(yīng)器(HABR)啟動CANON工藝，從反應(yīng)器的快速啟動、

2、長期穩(wěn)定運行、脫氮規(guī)律，反應(yīng)器內(nèi)微生物活性、形態(tài)特征以及種群結(jié)構(gòu)等方面開展了研究。
　　新型HABR反應(yīng)器是在厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新型反應(yīng)器，即在ABR反應(yīng)器內(nèi)添加了醛化絲纖維作為填料。因此，新型HABR反應(yīng)器不僅具有ABR反應(yīng)器的優(yōu)點—污泥產(chǎn)率低、無需機械攪拌、運行費用低等，還具有膜反應(yīng)器生物停留時間長的優(yōu)點。本課題以新型HABR反應(yīng)器為實驗裝置，研究過程總體可以分為以下三個階段:
　　第一階段為C

3、ANON工藝的快速啟動階段。通過接種普通活性污泥，在溫度(30±2)℃、pH值(7.7±0.2)的條件下通過逐步縮短HRT啟動反應(yīng)器，并考察反應(yīng)器的穩(wěn)定運行情況，以及對NH4+-N濃度對CANON工藝脫氮效能進行研究。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)經(jīng)過89d的連續(xù)運行，新型HABR反應(yīng)器成功實現(xiàn)了CANON工藝的快速啟動，并能持續(xù)穩(wěn)定運行至187d。穩(wěn)定運行階段，反應(yīng)器出水NH4+-N和TN濃度分別在2mg/L和10mg/L以下，

4、去除率分別達到96％和83％以上，NRR達到0.15kg/(m3·d)，證明了新型HABR是一種高效、穩(wěn)定的脫氮反應(yīng)器。
　　(2)穩(wěn)定運行階段，以反應(yīng)器中第一個單元格的脫氮性能最好，NH4+-N與TN濃度在反應(yīng)器沿程逐漸降低，沿程中pH值的波動變化與DO密切相關(guān)，電導率、MLSS的變化與NH4+-N濃度的變化具有正相關(guān)性。
　　(3)通過改變進水NH4+-N濃度，說明新型HABR在處理波動范圍為20～85mg/L的生活污水

5、時，均具有良好的脫氮性能。
　　第二階段主要研究了CANON反應(yīng)器內(nèi)功能微生物的活性及特性。主要得到以下結(jié)論:
　　(1)反應(yīng)器啟動成功后，各單元格間污泥形成不同顏色，在前三個單元格中，污泥呈現(xiàn)出土黃色，而后三個單元格中污泥則是棕褐色。
　　(2)反應(yīng)器CANON反應(yīng)速率、Anammox反應(yīng)速率的測定結(jié)果表明，第一個單元格中AOB和AnAOB的活性最高。
　　(3) SEM結(jié)果表明，AOB和AnAOB應(yīng)當同時存在

6、于反應(yīng)器之中，且為優(yōu)勢菌種。
　　(4) FISH結(jié)果表明，AOB和AnAOB這兩種微生物同時存在于反應(yīng)器中，且具由AnAOB生長在生物膜內(nèi)側(cè)、AOB生長于生物膜外側(cè)的空間分布結(jié)構(gòu)。
　　第三階段，通過PCR和高通量分子生物技術(shù)對穩(wěn)定運行階段的CANON反應(yīng)器沿程各單元格內(nèi)生物膜進行分析，主要得到以下結(jié)論:
　　(1)對CANON反應(yīng)器沿程各單元格的生物膜DNA樣品進行PCR擴增，其凝膠電泳結(jié)果均有清晰條帶產(chǎn)生，進一步

7、驗證了各樣品中均存在AOB和AnAOB。
　　(2)通過高通量測序分析表明，反應(yīng)器內(nèi)微生物多樣性極高，第一個單元格獲得的微生物種類最多。
　　(3) Proteobacteria做為最優(yōu)勢菌群存在于各樣品中。檢測到了2個菌屬的AOB細菌Nitrosococcus（亞硝化球菌屬）和Nitrosopumilus（亞硝化侏儒菌屬），2個屬的AnAOB屬:Candidatus Brocadia和Candidatus Jettenia