基于滅活和電磁策略的厭氧氨氧化強(qiáng)化啟動(dòng)研究.pdf

1、厭氧氨氧化(Anammox)工藝是基于厭氧氨氧化微生物以NO2-N為電子受體，將NH-N直接氧化為N2的脫氮途徑而發(fā)展形成的新型脫氮工藝。該工藝無(wú)需添加額外碳源，無(wú)需曝氣，不產(chǎn)生溫室氣體，反應(yīng)流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于目前已知的厭氧氨氧化菌普遍具有倍增周期漫長(zhǎng)，對(duì)溫度、溶解氧、pH等環(huán)境條件要求苛刻等缺陷，厭氧氨氧化工藝的應(yīng)用長(zhǎng)期得不到快速發(fā)展。
　　近幾十年，污水處理的資源化理念日益受到重視，Anammox作為新

2、一代低耗能污水脫氮工藝，從20世紀(jì)90年代首次在污水處理工藝中被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，一直被視作未來(lái)污水處理領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。世界各地水處理領(lǐng)域的研究人員從厭氧氨氧化的基礎(chǔ)理論到實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了不斷深入和廣泛的探討。針對(duì)Anammox菌倍增時(shí)間長(zhǎng)的缺陷，有研究采用電場(chǎng)、磁場(chǎng)等物理手段優(yōu)化微生物的生長(zhǎng)代謝環(huán)境，以加快厭氧氨氧化菌的富集，縮短工藝啟動(dòng)時(shí)間，也有研究通過(guò)降低接種污泥中共存微生物的活性，以使Anammox菌獲得更好的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，而達(dá)到快速富集

3、的效果。
　　本研究延續(xù)以上兩方面的研究思路，擬從降低共存微生物的活性和促進(jìn)厭氧氨氧化菌自身活性兩個(gè)途徑進(jìn)行工藝強(qiáng)化研究。一方面，采用經(jīng)高壓蒸汽滅活的厭氧顆粒污泥為接種污泥，進(jìn)行Anammox工藝啟動(dòng)。接種污泥中的部分微生物被滅活，其與Anammox菌的競(jìng)爭(zhēng)能力降低，更有利于Anammox菌的生長(zhǎng)。另一方面，通過(guò)具有生物親和性的特定電磁波照射，強(qiáng)化Anammox工藝。采用的特定電磁波可促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)繁殖和新陳代謝等生命活動(dòng)，能夠

4、促進(jìn)Anammox菌富集和其活性的提高，實(shí)現(xiàn)工藝強(qiáng)化。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)接種高壓蒸汽滅活污泥的反應(yīng)器的Anammox啟動(dòng)時(shí)間從72天縮短到63天，啟動(dòng)時(shí)間節(jié)省了約12.5％，qPCR分析結(jié)果顯示，啟動(dòng)階段前50天厭氧氨氧化菌的比生長(zhǎng)速率從0.014/d增長(zhǎng)為0.045/d。在氮負(fù)荷提升階段，差異系數(shù)分析結(jié)果表明，接種滅活污泥的反應(yīng)器面對(duì)氮負(fù)荷的沖擊，其脫氮性能能夠保持更高的穩(wěn)定性?；诟咄繙y(cè)序的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析

5、，發(fā)現(xiàn)接種滅活污泥的反應(yīng)器中微生物群落多樣性和豐富度明顯降低，而厭氧氨氧化菌屬Candidatus Jettenia，Candidatus Brocadia和Kuenenia的相對(duì)豐度明顯增加。
　　(2)特定電磁波能在短期內(nèi)提升厭氧氨氧化菌的活性，批量試驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)30分鐘的照射，比厭氧氨氧化活性(SAA)提升了76％，其對(duì)照結(jié)果表明，特定電磁波對(duì)Anammox的作用途徑主要為對(duì)Anammox菌的直接照射，而非通過(guò)改變水的理

6、化性質(zhì)間接影響Anammox活性。
　　(3)特定電磁波能夠強(qiáng)化Anammox工藝的啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間從57天縮短到36天，縮短了37％。反應(yīng)器運(yùn)行129天后，氮去除速率達(dá)到了2541mg-N/m3/d，相比對(duì)照組提升了17.7％?；趒PCR結(jié)果的指數(shù)曲線擬合分析表明，特定電磁波照射的反應(yīng)器中Anammox菌的最大比生長(zhǎng)速率從0.024/d提升到0.031/d。高通量測(cè)序結(jié)果表明特定電磁波不會(huì)對(duì)微生物群落的豐富度和多樣性產(chǎn)生明顯影響