【摘要】：單級亞硝化-厭氧氨氧化脫氮工藝是一種新型的生物脫氮工藝,具有無需外加有機碳源,曝氣能耗低,溫室氣體產(chǎn)量少等優(yōu)點。但由于該工藝存在啟動時間長,運行不穩(wěn)定等問題,阻礙了其進一步的發(fā)展。近年來的研究發(fā)現(xiàn),通過對污泥形態(tài)進行控制能夠有效提高該工藝運行的穩(wěn)定。顆粒污泥(粒徑200μm)由于其良好的沉降性能以及多樣化的菌群結(jié)構(gòu)是該工藝?yán)硐氲奈勰嘈螒B(tài),但在實際的運行中人們發(fā)現(xiàn),絮狀污泥(粒徑200μm)對亞硝酸鹽的積累起著重要的作用。目前人們已針對含有絮狀及顆粒污泥的耦合系統(tǒng)中不同形態(tài)污泥的特性進行研究,但對于如何實現(xiàn)耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定控制,以及絮狀污泥含量變化時,系統(tǒng)內(nèi)不同形態(tài)污泥性能的差異仍有待進一步探索。本研究通過接種自養(yǎng)脫氮污泥和厭氧氨氧化污泥,成功實現(xiàn)不同污泥比例下耦合系統(tǒng)的啟動及穩(wěn)定運行。同時對菌群結(jié)構(gòu)以及功能菌活性進行檢測,進一步揭示不同污泥比例下,絮狀及顆粒污泥性能的變化規(guī)律。并通過建立絮狀-顆粒耦合系統(tǒng)功能菌豐度預(yù)測模型,與實測的菌群分布相互印證。研究的主要結(jié)論如下:(1)耦合單級亞硝化-厭氧氨氧化系統(tǒng)共運行217天,根據(jù)絮狀污泥與顆粒污泥濃度之比的不同,分為高絮狀污泥含量(污泥比例為1:2)階段和低絮狀污泥含量(污泥比例為1:10)階段。在高絮狀污泥含量階段,將溶解氧(DO)濃度從0.12 mg/L提高至0.22 mg/L后,系統(tǒng)總氮去除率(NRE)達(dá)到90%以上,總氮去除負(fù)荷(NRR)為0.31 kgN/m~3/d;低絮狀污泥含量階段,系統(tǒng)出水硝氮濃度持續(xù)升高,在采用“低DO高游離氨(FA)”的調(diào)控策略后,系統(tǒng)亞硝酸鹽氧化速率(NOR)從42.2 mgN/L/h降低到27.3 mgN/L/h,最終NRE維持在80%左右,NRR為0.24 kgN/m~3/d。(2)通過對絮狀和顆粒污泥氮轉(zhuǎn)化能力進行測試發(fā)現(xiàn),在高絮狀污泥含量階段,絮狀污泥最大氨氮消耗速率和最大亞硝酸鹽生成速率分別達(dá)到20.0mgN/L/h和14.2 mgN/L/h,而顆粒污泥亞硝酸鹽生成速率幾乎為零,最大氨氮消耗速率為10.1 mgN/L/h,總氮的去除在絮狀和顆粒污泥測試中均有檢測到。在低絮狀污泥含量階段,絮狀污泥亞硝酸鹽生成速率僅為4.0 mgN/L/h,顆粒污泥氨氮降解速率出現(xiàn)了較大的提升,增加到22.0 mgN/L/h;另外,總氮的去除主要發(fā)生在顆粒污泥中。對異養(yǎng)菌而言,可溶解性有機物(SMP)最大變化量在高含量絮狀污泥階段為481.6 mg/L,高于低含量絮狀污泥階段的212.8 mg/L。另外,根據(jù)物料守恒推算,反硝化細(xì)菌(HDB)脫氮貢獻率在不同階段中分別為6.1%和1.0%。(3)通過高通量檢測發(fā)現(xiàn),不同階段的顆粒污泥和絮狀污泥樣品(62-F、62-G、123-F和123-G)所得到的OTU值分別為4791個、6119個、3070個和3366個。不同階段的樣品之間差別較大,而同一階段的絮狀和顆粒樣品間差異較小,說明系統(tǒng)內(nèi)生物類型和多樣性主要是受到污泥比例變化的影響。在菌群結(jié)構(gòu)方面,Planctomycetes是所有樣品中主要的門,分別占54.31%、45.01%、28.17%和23.08%。在對系統(tǒng)內(nèi)功能菌群分布檢測時發(fā)現(xiàn),氨氧化細(xì)菌(AOB)幾乎全部由Nitrosomonas組成,并且在任何階段中在絮狀污泥中的豐度均高于顆粒污泥,但當(dāng)絮狀污泥含量減少時,AOB在顆粒中的豐度增加。而亞硝酸鹽氧化菌(NOB)在高絮狀污泥含量階段在顆粒污泥中豐度較高,但在低絮狀污泥含量階段則在絮狀中豐度更高。AAOB在高絮狀污泥含量階段是系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)勢菌群,主要為Candidatus Kuenenia和Candidatus Brocadia,在絮狀和顆粒中的豐度均超過35%;但在后續(xù)的階段中,受到污泥形態(tài)變化的影響,厭氧氨氧化細(xì)菌(AAOB)豐度出現(xiàn)較大幅度的降低。在低絮狀污泥含量階段,隨著DO的降低以及FA的提高,系統(tǒng)內(nèi)顆粒污泥NOB活性從5.80 mgN/h/gVSS下降到3.24 mgN/h/gVSS,AAOB活性則從3.15 mgN/h/gVSS升高到5.64 mgN/h/gVSS。(4)基于ASM2水質(zhì)模型,通過微生物動力學(xué)方程進行絮狀-顆粒耦合系統(tǒng)菌群分布特征預(yù)測模型的構(gòu)建;最終模型預(yù)測結(jié)果顯示:在絮狀污泥與顆粒污泥濃度為1:2時,系統(tǒng)有利于AOB在絮狀污泥中的富集,并且能夠促進AOB和AAOB在顆粒污泥中的生長;在污泥比例為1:10時,絮狀污泥中AOB依舊保持良好的生長狀態(tài),但AAOB則在與NOB的競爭中處于劣勢地位;顆粒污泥中功能菌生長趨勢與前一階段相比沒有明顯變化。
【圖文】：

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文（PN，PartialNitrification）與厭氧氨氧化反應(yīng)結(jié)合實現(xiàn)氮-1 所示，首先 AOB 消耗氨氮產(chǎn)生亞硝酸鹽，隨后 AAO氨氮和生成的亞硝酸鹽生成氮氣，，在此基礎(chǔ)上所開發(fā)出ON-ANAMMOX 工藝、CANON 工藝、OLAND 工藝以據(jù)反應(yīng)器裝置數(shù)量，這些組合工藝可分為單級和兩級處理指將短程硝化和厭氧氨氧化反應(yīng)置于同一反應(yīng)裝置LAND 工藝等。而兩級處理系統(tǒng)則是將短程硝化和厭氧裝置中進行，代表工藝為 SHARON-ANAMMOX 工藝。H4++1.3NO2-+0.066HCO3-+0.13H+→ 1.02N2+0.26NO3-+0.066CH2O0.5N1.5+2H2O

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文發(fā)現(xiàn)了 Ca. Anammoxoglobus. propionicus 一個種；④Jettenia，包含 Ca. JetteniAsiatica 和 Ca. Jettenia. caeni 兩種；⑤Scalindua，代表種有 Ca. Scalindua. brodae，Ca. Scalindua. profunda 和 Ca. Scalindua. wagneri 等；⑥ Anamoximocrobium，目前只發(fā)現(xiàn) Ca. Anamoximocrobium. moscowii 一種。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703;X172

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王姣;孫黎明;于冰;;不同粒徑厭氧氨氧化顆粒污泥的性狀研究[J];工業(yè)水處理;2014年10期

2 劉文如;沈耀良;;硝化顆粒污泥的快速培養(yǎng)及其硝化特性分析[J];環(huán)境工程學(xué)報;2013年11期

3 侯典訓(xùn);王紫嫣;梁爽;;連續(xù)流好氧顆粒污泥流化床啟動與顆粒污泥形成特征研究[J];中國環(huán)境管理叢書;2010年02期

4 白琳;楊鳳林;王秀;付志敏;王新華;;好氧硝化顆粒污泥膜生物反應(yīng)器性能和膜污染研究[J];環(huán)境工程學(xué)報;2009年05期

5 楊珊珊;趙豐年;金錫標(biāo);徐宏勇;劉勇弟;;降低負(fù)荷以提高反硝化顆粒污泥的穩(wěn)定性[J];環(huán)境工程學(xué)報;2009年08期

6 張云輝;楊珊珊;金錫標(biāo);王鋒;別紅梅;;低溫促進反硝化顆粒污泥穩(wěn)定性的研究[J];中國給水排水;2009年11期

7 韓豐波;呼世斌;馮貴穎;李發(fā)永;鄭志偉;;污泥負(fù)荷對上流式厭氧污泥床中顆粒污泥快速形成的影響[J];環(huán)境污染與防治;2008年01期

8 韓青青;趙紅梅;穗賢杰;彭黨聰;;缺氧顆粒污泥特性研究[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2008年07期

9 魏翔;任洪強;袁粒;朱文斌;;苯酚對硝化顆粒污泥性能的影響[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2007年02期

10 楊洋;左劍惡;孫寓姣;魯頤瓊;卜德華;顧夏聲;;好氧亞硝化顆粒污泥特性的研究[J];環(huán)境科學(xué);2007年12期

相關(guān)會議論文 前10條

1 李志華;賀春博;張云姣;王曉昌;;絲狀菌顆粒污泥結(jié)構(gòu)及形成機理研究[A];2013中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會浦華環(huán)保優(yōu)秀論文集[C];2013年

2 鄧旭亮;;膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器在石化污水處理中的應(yīng)用前景分析[A];中國化工學(xué)會2008年石油化工學(xué)術(shù)年會暨北京化工研究院建院50周年學(xué)術(shù)報告會論文集[C];2008年

3 胡一帆;楊昌柱;但錦鋒;濮文虹;楊家寬;;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器中的應(yīng)用[A];環(huán)境工程2017增刊1[C];2017年

4 李光偉;劉和;云嬌;陳堅;;五氯酚對好氧顆粒污泥與活性污泥活性影響的比較研究[A];中國環(huán)境保護優(yōu)秀論文集（2005）（下冊）[C];2005年

5 王毅力;蘆家娟;劉燕;;ABR反應(yīng)器成熟顆粒污泥的分形特征[A];中國化學(xué)會第七屆水處理化學(xué)大會暨學(xué)術(shù)研討會會議論文集[C];2004年

6 左劍惡;邢薇;孫寓姣;;利用分子生物技術(shù)對厭氧顆粒污泥中微生物種群結(jié)構(gòu)的研究[A];中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會第四屆全國會員代表大會新農(nóng)村、新能源、新產(chǎn)業(yè)論壇生物質(zhì)開發(fā)與利用青年學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

7 蔡偉民;;好氧顆粒污泥處理系統(tǒng)[A];第二屆全國環(huán)境化學(xué)學(xué)術(shù)報告會論文集[C];2004年

8 王景峰;王暄;盧姍;季民;劉衛(wèi)華;楊造燕;;序批式顆粒污泥MBR中有機物去除及脫氮特性[A];中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集（中卷）[C];2006年

9 王凱軍;;新型高效厭氧生物反應(yīng)器類型和應(yīng)用[A];沼氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展研討會論文選編[C];2005年

10 余美;李云歷;呂慧;;DS-EBPR顆粒污泥和絮狀污泥除磷效能研究[A];2015年中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（第二卷）[C];2015年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 本報記者　張顯峰;厭氧技術(shù)：小反應(yīng)器里的大產(chǎn)業(yè)[N];科技日報;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 任源;短程硝化顆粒污泥培養(yǎng)及其處理高氨氮廢水的效能與機制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 王鋒;硝酸鹽及其反硝化殘留有機物深度去除技術(shù)研究[D];華東理工大學(xué);2013年

3 石義靜;硝化顆粒污泥的培養(yǎng)及其與四環(huán)素相互作用研究[D];山東大學(xué);2013年

4 王新華;好氧硝化顆粒污泥的性能及儲存與解體后的自修復(fù)行為研究[D];大連理工大學(xué);2008年

5 王景峰;好氧顆粒污泥脫氮除磷及顆粒污泥膜生物反應(yīng)器研究[D];天津大學(xué);2006年

6 王暄;厭氧—好氧SBR中顆粒污泥胞內(nèi)儲存及脫氮除磷特性[D];天津大學(xué);2005年

7 劉小英;生物除磷顆粒污泥及反硝化聚磷試驗研究[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

8 周俊;反硝化除磷顆粒污泥反應(yīng)器快速啟動及其功能菌群作用機制研究[D];武漢大學(xué);2016年

9 王利;鐵修飾好氧顆粒污泥對含銻廢水中重金屬的吸附研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

10 吳蕾;雙污泥系統(tǒng)顆粒污泥的培養(yǎng)及脫氮除磷性能[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李江濤;絮狀—顆粒污泥耦合單級自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)調(diào)控及菌群特性研究[D];武漢理工大學(xué);2018年

2 陳曉宇;基于造紙廢水的厭氧反應(yīng)器中顆粒污泥的鈣化研究[D];鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院;2019年

3 徐佳佳;納米鐵錳對anammox顆粒污泥的性能及其微生物群落的影響[D];杭州師范大學(xué);2018年

4 張悅;顆粒污泥反應(yīng)器短程硝化水力水質(zhì)數(shù)學(xué)模擬及設(shè)計運行優(yōu)化[D];揚州大學(xué);2018年

5 高軍軍;外加碳源對好氧自養(yǎng)脫氮顆粒污泥性能影響及調(diào)控研究[D];蘇州科技大學(xué);2018年

6 李曉佳;聚磷顆粒污泥去除Pb~(2+)的效能與機制研究[D];廣州大學(xué);2018年

7 薛曉燕;反硝化SBR脫氮系統(tǒng)中N_2O產(chǎn)生的特征研究[D];長安大學(xué);2018年

8 鞠文聰;上升流速和有機負(fù)荷對產(chǎn)氫顆粒污泥影響研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

9 夏麗佳;旋流厭氧反應(yīng)器處理果汁廢水及顆粒污泥特性研究[D];青島理工大學(xué);2018年

10 秦崢;顆粒污泥系統(tǒng)中自養(yǎng)脫氮過程的數(shù)學(xué)模擬及條件優(yōu)化[D];山東大學(xué);2018年

本文編號：2667781