ASBR厭氧氨氧化啟動及其微生物種群特性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，產(chǎn)生了大量的含氮廢水，對水環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。傳統(tǒng)的物化、生化處理方法雖然能在一定程度上去除廢水中的氮素污染物，但是面臨著工藝技術(shù)要求苛刻、處理費用高、易造成二次污染、不適宜處理低碳高氨氮廢水等諸多問題。因此，研究探索新型脫氮理論和開發(fā)脫氮新技術(shù)勢在必行。厭氧氨氧化反應(yīng)不耗氧，無須外加有機碳源，氮素轉(zhuǎn)換途徑短，是目前最經(jīng)濟有效的脫氮新技術(shù)，特別適用于處理低碳高氨氮廢水。但是，厭氧氨氧化菌生長速率

2、慢，富集困難；而在廢水處理實踐中，廢水中的抑制性物也會影響厭氧氨氧化細(xì)菌的活性，造成反應(yīng)器啟動困難。所以，研究厭氧氨氧化反應(yīng)的啟動條件及其影響規(guī)律對厭氧氨氧化工藝發(fā)展有重要意義。
　　本課題研究以模擬低碳高氨氮廢水為研究對象，利用小試試驗裝置研究不同pH值條件下厭氧氨氧化啟動的特性，探究溫度對厭氧氨氧化影響的規(guī)律；在前期小試的基礎(chǔ)上，采用兩個ASBR，分別命名為R1、R2，R1、R2分別接種厭氧顆粒污泥、濃縮污泥，探究不同接種條件

3、下ASBR厭氧氨氧化啟動的特性規(guī)律；在利用ASBR成功啟動厭氧氨氧化的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)進水水質(zhì)，考察在不同進水負(fù)荷、DO、有機物條件下反應(yīng)器的脫氮特性，從而探究不同工藝條件對反應(yīng)器穩(wěn)定運行的影響作用規(guī)律；最后對反應(yīng)器R1、R2啟動過程中的不同階段微生物進行種群結(jié)構(gòu)分析，研究其生物群落結(jié)構(gòu)及演替規(guī)律變化。得到以下主要研究結(jié)論：
　　試驗結(jié)果表明，小試試驗 P1、P2、P3分別經(jīng)過90d、66d、69d的培養(yǎng)，均能成功啟動厭氧氨氧化。

4、經(jīng)過120d、99d、117d的運行，氨氮、亞硝態(tài)氮去除率達(dá)到90％左右，總氮去除率達(dá)到60%左右。
　　小試試驗裝置P2內(nèi)的FA、FNA分別為0.90~2.19mg/L、0.00214~0.00537mg/L，最適宜促進厭氧氨氧化反應(yīng)，P2的啟動時間相比P1、P3較短，因此，在pH=7.5~7.9條件下，最適宜啟動厭氧氨氧化。同時比較30℃、20℃和10℃對厭氧氨氧化反應(yīng)的影響得出厭氧氨氧化反應(yīng)的最佳溫度為30℃。
　　反

5、應(yīng)器R1（厭氧顆粒污泥）、R2（厭氧濃縮污泥）分別經(jīng)過106d和96d運行，均能成功啟動厭氧氨氧化。反應(yīng)器R1和R2對氨氮、亞硝態(tài)氮的去除率能夠達(dá)到90%以上，反應(yīng)器R1對總氮的去除率約為50%~60%，反應(yīng)器R2對總氮去除率約為45%~55%。
　　經(jīng)過四個月的穩(wěn)定運行，反應(yīng)器 R1、R2污泥中絲狀菌和鏈狀菌逐漸被淘汰，球狀菌和桿狀菌成為優(yōu)勢菌種。反應(yīng)器R1（厭氧顆粒污泥）的污泥產(chǎn)率系數(shù)為0.26mol/mol、R2（厭氧濃縮污

6、泥）反應(yīng)器的污泥產(chǎn)率系數(shù)為0.218mol/mol，說明R1產(chǎn)泥速率要高于R2，厭氧顆粒污泥更適合作為啟動厭氧氨氧化的接種污泥。
　　反應(yīng)器 R1在氨氮、亞硝態(tài)氮濃度分別為25~53mg/L、35~71mg/L的運行條件下，對氨氮、亞硝態(tài)氮的去除率都在90%以上，總氮去除率約為50%~60%；當(dāng)氨氮、亞硝態(tài)氮濃度分別提高到67~72mg/L、92~102mg/L時，R1對氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率分別為89~93%、84~91%，對總

7、氮的去除率約為60%。
　　當(dāng)未對進水進行脫氧處理時，會使反應(yīng)器中的硝化細(xì)菌恢復(fù)活性，厭氧氨氧化細(xì)菌活性受到抑制，總氮去除率約為40~50%；對進水進行脫氧處理后，厭氧氨氧化細(xì)菌活性恢復(fù)，總氮去除率在65%左右。對進水脫氧有助于總氮的去除，提高厭氧氨氧化反應(yīng)效率。
　　當(dāng)進水氨氮和亞硝態(tài)氮濃度分別為67~78mg/L和92~102 mg/L時，將進水COD濃度從0mg/L提高到240mg/L，發(fā)現(xiàn)當(dāng)進水COD濃度為120mg

8、/L時，反應(yīng)器對氨氮、亞硝態(tài)氮、總氮的去除效果最優(yōu)，對氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的去除率分別為95%、96%和70%，反應(yīng)器內(nèi)的反硝化細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌協(xié)同共生，提高了系統(tǒng)的三氮處理效率。
　　PCR-DGGE分析和測序結(jié)果表明，隨著兩組反應(yīng)器在厭氧環(huán)境下的長時間運行，微生物種群結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，同時表現(xiàn)出了明顯的演替變化規(guī)律。反應(yīng)器中R1和R2微生物相似性隨著運行時間增長逐漸降低，同時微生物種群的多樣性指數(shù)也逐漸減小，反應(yīng)期R1中