發(fā)布時間：2020-05-16 19:57

【摘要】：基于部分亞硝化-厭氧氨氧化(partial nitritation/anammox,PN/A)的單級全自養(yǎng)脫氮過程是一項經(jīng)濟且環(huán)境友好型污水脫氮技術(shù)。相較傳統(tǒng)硝化/反硝化脫氮工藝,單級PN/A工藝在能耗、基建費用、能源回收等方面具有顯著的優(yōu)勢。將自養(yǎng)脫氮技術(shù)應用于主流污水的處理,可以實現(xiàn)能源自給自足。目前該技術(shù)已經(jīng)成功應用于高溫高氨氮廢水的處理,由于功能菌對壞境的苛求,主流城市污水自養(yǎng)脫氮工藝仍在研究之中。顆粒污泥具有高密實性、沉降性能好、生物截留能力強、耐沖擊負荷,在全自養(yǎng)脫氮工藝中得到越來越多的應用。本文圍繞自養(yǎng)脫氮顆粒污泥在室溫和低氨氮濃度下進行了研究。具體研究內(nèi)容與結(jié)果如下:1.在氣升式反應器中接種久置的PN/A顆粒污泥,控制溫度在(23±2)℃,pH在7.7~8.0,以氨氮濃度為70 mg·L~(-1)的人工無機配水為基質(zhì),考察單級部分亞硝化-厭氧氨氧化實現(xiàn)室溫啟動效能。通過逐級縮短水力停留時間(1.1→0.5 h)提升氨氮負荷[1.53→3.36 kg·(m~3·d)~(-1)],逐步恢復AOB、AMX菌活性以及微生物協(xié)同效能。經(jīng)過95 d運行調(diào)控,反應器成功啟動,氨氮和總氮去除率達85%和69%。根據(jù)各階段污泥性能,嚴格控制溶解氧(DO),有效抑制NOB。污泥適應環(huán)境后,顆粒粒徑隨負荷提升逐漸增大,最終平均粒徑達1.30 mm。成熟的自養(yǎng)顆粒污泥輪廓光滑清晰,掃描電鏡顯示,顆粒污泥內(nèi)部形成空腔,表面有孔隙,污泥形態(tài)以球菌為主,并有少量桿菌及短桿菌。EPS主要成分為蛋白質(zhì)(81.48%),泥水分離效果較好。2.在室溫成功啟動PN/A的基礎上,反應器在環(huán)境溫度(經(jīng)歷夏-秋-冬-春-夏四季更替的自然溫度變化)(7~29℃)下運行超過1年。利用迂回負荷調(diào)控和負荷提升策略控制反應器運行,總氮去除負荷在夏季溫度(27℃)最高達2.70 kg·(m~3·d)~(-1),在最低冬季溫度(7℃)維持有0.60 kg·(m~3·d)~(-1)。系統(tǒng)中AOB和AMX的活性對于溫度響應規(guī)律基本一致,都與溫度變化呈正相關(guān),NOB與溫度變化呈負相關(guān)。初期,q(NH_4~+-N)和q(TN)分別為0.30 g·(gVSS·d)~(-1)和0.24 g·(gVSS·d)~(-1)。隨著溫度的降低,q(NH_4~+-N)和q(TN)整體呈下降趨勢,q(NO_3~--N)值出現(xiàn)升高趨勢。在低溫段,q(NH_4~+-N)和q(TN)略有波動,但已不再持續(xù)降低,分別維持在0.14 g·(gVSS·d)~(-1)和0.11g·(gVSS·d)~(-1)。在低溫環(huán)境中,可以發(fā)現(xiàn)在同樣的溫度區(qū)間,AMX活性的波動幅度高于AOB活性,說明低溫對AMX的影響相比AOB更為強烈。反應器長期穩(wěn)定運行在低溫階段時,部分菌群活性受到影響,可能處于休眠狀態(tài),一旦環(huán)境條件有所改善,污泥的活性可以逐步恢復。在降溫階段,污泥的平均粒徑為從1.30 mm減小至0.98 mm,低于20℃反應器中的顆粒污泥的顏色從棕紅色逐漸變?yōu)樽睾稚?15℃以下顆粒顏色變?yōu)樽攸S色,出現(xiàn)相當數(shù)量的絮狀污泥,反應器中呈現(xiàn)松散的絮體污泥與部分顆粒污泥共存;溫度上升階段,高于20℃顆粒污泥顏色又逐漸過渡為棕紅色,粒徑逐漸增大,污泥形態(tài)變得致密光滑,絮體污泥逐漸減少至幾近消失。3.基于DO/RAN控制策略,結(jié)合室溫運行期間反應器氨氮去除負荷情況,采用負荷和曝氣調(diào)控手段,發(fā)現(xiàn)DO/RAN和NOB抑制之間具有直接且快速的響應關(guān)系。穩(wěn)定運行工況下,DO/RAN水平與溫度成正相關(guān)。當溫度從29℃降低至10℃時,穩(wěn)態(tài)運行的DO/RAN從0.15降低至0.03。同時,當溫度在20℃以上時,DO/RAN的控制范圍更大,在20℃以下,DO/RAN調(diào)控變窄。對比各階段控制期和恢復期的比NO_3~--N生成速率,原位q(NO_3~--N)在恢復期相比干擾期均有所下降,表明DO/RAN成功用于抑制NOB活性。但異位q(NO_3~--N)在兩個時期,變化幅度較小基本持平,說明NOB仍存在于顆粒污泥中,隨著反應器運行,當遇到合適的條件時(如NH_4~+-N耗盡或供氧過量時)即可恢復對NO_2~--N氧化作用。通過擬合粒徑與DO和剩余氨氮濃度比值,發(fā)現(xiàn)了兩者之間呈正相關(guān),R~2為0.757,這意味著粒徑變化可以作為應用DO/RAN調(diào)控的重要參考。
【圖文】：

亞硝化過程的堿度消耗競爭 NO2--N，AMX 和 NOB 利用供體，生成一定的 NO3--NMX）能自養(yǎng)菌（圖 1-3），屬于分支很深菌共有 6 個屬，包括在淡水系統(tǒng)和ocadia”、“kuenenia”、“Jettenia””、“Scalindua”[32-34]。圓形等不規(guī)則形狀，直徑在 0.8 ~ 1核糖體和外室細胞質(zhì)。厭氧氨氧化，外層由厭氧氨氧化菌體膜包裹著A 存在于擬核中，外室細胞質(zhì)位于性菌，具有細胞外囊，細胞壁表面度緩慢，在 32~33 °C 時其倍增時d-1，在 20°C 時約為 17 d[37, 38]。

于 20 世紀 90 年代中期，微生物細、胞外聚合物為“黏合劑”、其余微作用的復雜過程[91]。是使自養(yǎng)型好氧氨氧化細菌和厭氧中耦合好氧氨氧化和厭氧氨氧化，從著溶解氧濃度梯度，通過控制曝氣可 AOB 為好氧菌，AMX 為厭氧菌，結(jié)自養(yǎng)脫氮。DO 向顆粒內(nèi)部滲透，，顆量的 DO，顆粒內(nèi)部形成厭氧或缺Nielsen 等[94]研究發(fā)現(xiàn)，AOB 主要分顆粒污泥的缺氧內(nèi)部。顆粒污泥緊密，使其具有更廣闊的的應用前景[95]。顆粒污泥與自養(yǎng)脫氮工藝，可以在，獲得較高的脫氮性能[96]。
【學位授予單位】：蘇州科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X703

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本文編號：2667236