【摘要】：SNAD(simultaneous partial nitrification,Anammox and denitrification)工藝是一種新型的生物同步脫氮除COD技術(shù)。它不僅具有新型自養(yǎng)生物脫氮工藝的諸多優(yōu)點,并且由于反硝化菌的引入,在去除大量COD的同時更進(jìn)一步提高了脫氮效率,更好的改善出水水質(zhì),其研究與應(yīng)用更切合于實際工程領(lǐng)域。目前,關(guān)于SNAD工藝的研究多集中在低C/N廢水處理,而對于高C/N,特別是常溫低氨氮城市生活污水處理的研究少見報道。由于大量COD的存在可能會抑制本工藝中自養(yǎng)菌(AOB、Anammox菌)的脫氮功能,這使得SNAD工藝運(yùn)用到高C/N的廢水的處理受到限制。因此,研究不同有機(jī)碳濃度對SNAD工藝的影響有重大意義,更為其應(yīng)用于城市生活污水處理提供理論依據(jù)。MBR依靠膜滲透原理,可防止污泥流失,適用于AOB菌和Anammox菌這類倍增時間長的微生物的生長,加快啟動時間。鑒于此,本研究采用MBR反應(yīng)器,首先快速啟動基于亞硝化的全程自養(yǎng)脫氮(CANON,Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite)工藝,再在低有機(jī)碳濃度條件下啟動SNAD工藝并逐步增加有機(jī)碳濃度討論不同有機(jī)碳濃度對SNAD工藝的影響進(jìn)而過渡到對常溫低氨氮城市生活污水處理的研究。同時從生物學(xué)角度出發(fā),利用分子生物學(xué)技術(shù),對反應(yīng)器內(nèi)功能微生物的群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究。常溫條件下,在MBR反應(yīng)器內(nèi)接種普通活性污泥,以間歇方式運(yùn)行反應(yīng)器。反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)NH4+-N濃度為200mg/L,經(jīng)過亞硝化階段和Anammox階段成功啟動CANON工藝,并采用PCR-DGGE技術(shù)分析了穩(wěn)定運(yùn)行的CANON工藝內(nèi)功能微生物的種群特征。結(jié)果表明,CANON工藝經(jīng)36d成功啟動,NH4+-N去除率和總氮去除率最終穩(wěn)定在99%和84%左右,氮去除負(fù)荷最高可達(dá)0.41kg/(m3·d)。DGGE測序結(jié)果表明,Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia stuttgartiensis是反應(yīng)器內(nèi)的優(yōu)勢菌種,兩種微生物協(xié)同作用,共同在MBR內(nèi)完成高效自養(yǎng)脫氮。CANON工藝啟動成功后,轉(zhuǎn)為連續(xù)流,并通過逐步降低氨氮濃度為150mg/L、100mg/L,研究不同氨氮濃度對CANON工藝的影響。期間采用周期實驗研究不同無機(jī)碳濃度對CANON工藝的影響,確定最佳IC/N。研究結(jié)果表明:在一定氨表面負(fù)荷下,氮去除能力與溶解氧溶度有關(guān)。曝氣量為0.2m L/min,進(jìn)水氨氮濃度為150mg/L時,氮去除效果最佳,ARR、TNR和NRR分別達(dá)到88%、51.67%和0.45kg/(m3·d)。周期實驗顯示:高無機(jī)碳濃度有利于CANON工藝的運(yùn)行。NH4+-N=200mg/L時,IC=480mg/L(IC/N=2.4)較其他低無機(jī)碳濃度有利于加快CANON工藝的反應(yīng)速率。CANON工藝轉(zhuǎn)為連續(xù)流后,以葡萄糖作為有機(jī)物來源啟動SNAD工藝。通過逐步增大COD濃度來考察不同有機(jī)碳源濃度對SNAD工藝脫氮性能的影響,并調(diào)整曝氣量與HRT改善出水水質(zhì)。運(yùn)用PCR-DGGE技術(shù)研究了微生物種群結(jié)構(gòu)的變化。反應(yīng)器運(yùn)行結(jié)果和DGGE圖譜分析表明:C/N=0~2時,COD濃度的增加不會抑制AOB和Anammox菌,AOB和Anammox菌的菌屬種類不受影響,反而通過反硝化作用提高氮去除負(fù)荷,總氮去除率和氮去除負(fù)荷平均分別為67%和0.34kg/(m3·d)左右。C/N=3~4時,Anammox菌不受影響,AOB的活性受到抑制,菌屬種類減少,總氮去除率和氮去除負(fù)荷分別降低為72%和0.24kg/(m3·d)。隨著COD濃度的增加,出水COD濃度變化范圍為9.0~14.0mg/L,COD去除率不斷增大,在95%以上。Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia stuttgartiensis一直是反應(yīng)器內(nèi)的優(yōu)勢菌屬,共同完成脫氮過程。研究SNAD工藝對生活污水的處理時,首先進(jìn)水為1/2人工配水和1/2生活污水,之后進(jìn)水全部為生活污水,并通過調(diào)整曝氣量與HRT改善出水水質(zhì)。運(yùn)用PCR-DGGE技術(shù)研究了微生物種群結(jié)構(gòu)的變化。反應(yīng)器運(yùn)行結(jié)果和DGGE圖譜分析表明:生活污水的添加引入大量好氧異養(yǎng)菌,使AOB的活性進(jìn)一步受到抑制,菌屬種類進(jìn)一步減少,而Anammox菌仍不受影響�？偟コ屎偷コ�(fù)荷平均分別為73%和0.17kg/(m3·d),脫氮能力下降。出水COD濃度變化范圍為30.0±3mg/L,COD去除率在90%左右。如何進(jìn)一步提高反應(yīng)器脫氮效果尚需研究。反應(yīng)器內(nèi)的優(yōu)勢菌屬依然是Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia stuttgartiensis,共同完成脫氮過程。
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【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X799.3;X172

【參考文獻(xiàn)】

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1 王芳;楊鳳林;宮正;劉思彤;胡紹偉;練建軍;;炭管膜曝氣生物膜反應(yīng)器SNAD脫氮研究[J];環(huán)境工程學(xué)報;2009年03期

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本文編號：2254109