【摘要】：干清糞養(yǎng)豬廢水具有高氨氮(NH_4~+-N)和低碳氮比的特征,生物脫氮是其處理的關(guān)鍵和難點問題。在前期研究中,先后開發(fā)了升流式微氧污泥床反應(yīng)器(UMSR)和升流式微氧生物膜反應(yīng)器(UMBR),培育出以厭氧氨氧化(ANAMMOX)為主要途徑的生物脫氮系統(tǒng),實現(xiàn)了干清糞養(yǎng)豬廢水的碳氮高效同步去除。然而,ANAMMOX功能菌群的富集和培養(yǎng)十分緩慢,而較高的回流比使得UMSR和UMBR的處理不夠經(jīng)濟。為更加經(jīng)濟地處理干清糞養(yǎng)豬廢水,本文對閑置2個月的UMSR和UMBR進行了重新啟動,并研究了回流比降低對這兩個微氧處理系統(tǒng)的微生物群落結(jié)構(gòu)、主要污染物去除效能和現(xiàn)實脫氮途徑的影響,以期為UMSR和UMBR調(diào)控運行提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。UMSR和UMBR系統(tǒng)重新啟動并分別運行55 d和53 d后,均達到了穩(wěn)定運行狀態(tài),其NH_4~+-N去除率分別高達95.6%和96.5%,總氮(TN)去除率也都穩(wěn)定在88.1%和91.7%左右。通過高通量測序分析,發(fā)現(xiàn)UMSR和UMBR系統(tǒng)中均存在大量的氨氮氧化菌群(AOB)、亞硝酸鹽氧化菌群(NOB)、反硝化菌群以及ANAMMOX菌群,說明系統(tǒng)中存在多種脫氮途徑。通過相關(guān)生化反應(yīng)的計量數(shù)計算和分析,發(fā)現(xiàn)ANAMMOX對UMSR和UMBR系統(tǒng)TN去除率的貢獻最低也分別達到了66.67%和64.33%,表明UMSR和UMBR系統(tǒng)已經(jīng)恢復(fù)并保持了以ANAMMOX為主的脫氮機制。通過出水回流比由20:1分階段降低為5:1的調(diào)控運行,發(fā)現(xiàn)UMSR系統(tǒng)在回流比為15:1時具有最佳的NH_4~+-N和TN去除率,分別達到98.1%和93.4%。在回流比由25:1分階段降低為15:1的過程中,UMBR系統(tǒng)的脫氮效能呈現(xiàn)逐漸下降趨勢。在回流比為15:1的穩(wěn)定運行階段,UMBR系統(tǒng)保持了良好的脫氮效率,對NH_4~+-N和TN的去除率分別為89.4%和82.4%。對比分析發(fā)現(xiàn),在相同運行條件下,UMSR系統(tǒng)擁有更好的處理效能。微生物群落和功能菌群的分析結(jié)果表明,隨著回流比的降低,UMSR和UMBR系統(tǒng)中的Alpha多樣性變化顯著,異養(yǎng)反硝化、自養(yǎng)反硝化、硝化以及ANAMMOX等脫氮功能菌屬的相對豐度隨著運行條件的改變而出現(xiàn)升高或降低。對于UMSR系統(tǒng),在回流比為15:1條件下,其ANAMMOX和AOB菌屬的代謝活性最強,系統(tǒng)的脫氮效能也最好;而UMBR系統(tǒng),隨著回流比的階段性降低,系統(tǒng)中ANAMMOX和AOB菌屬的代謝活性逐漸受到抑制,ANAMMOX途徑對系統(tǒng)TN去除率的貢獻率隨之下降。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文系統(tǒng)中檢測到 AOB 和 NOB，說明第 1 階段硝化菌群富集成功且在第 2 階段呈現(xiàn)出較高的 NH4+-N 去除率（圖 3-2 a）。文中 3.1.2 的現(xiàn)象說明系統(tǒng)的 ANAMMOX脫氮途徑得以恢復(fù)且對 TN 的去除發(fā)揮了重要作用，系統(tǒng)中檢測到 ANAMMOX菌則進一步證明系統(tǒng)中存在 ANAMMOX 脫氮途徑。DO 水平低于 1 mg/L 的條件更有利于 AOB 對 NH4+-N 的氧化，而抑制 NOB 的生長代謝[101]，所以在 DO濃度為 0.57 mg/L 的 UMSR 系統(tǒng)中，經(jīng)過低 DO 濃度條件的長期選擇馴化，，系統(tǒng)中的 AOB 相對豐度高于 NOB，系統(tǒng)中的 NH4+-N 更多的轉(zhuǎn)化為 NO2--N，為ANAMMOX 脫氮途徑提供底物。ANAMMOX 菌群、硝化菌群以及反硝化菌群的出現(xiàn)也表明系統(tǒng)中存在 ANAMMOX、全程硝化反硝化過程或短程反硝化過程等多種脫氮途徑，使反應(yīng)器呈現(xiàn)出 88.1%的 TN 去除率（圖 3-2 b）。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X713

【參考文獻】

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本文編號：2671175