ASBR厭氧氨氧化啟動及其微生物種群特性研究.pdf

1、隨著現代工業的發展和人民生活水平的提高，產生了大量的含氮廢水，對水環境造成了嚴重的污染。傳統的物化、生化處理方法雖然能在一定程度上去除廢水中的氮素污染物，但是面臨著工藝技術要求苛刻、處理費用高、易造成二次污染、不適宜處理低碳高氨氮廢水等諸多問題。因此，研究探索新型脫氮理論和開發脫氮新技術勢在必行。厭氧氨氧化反應不耗氧，無須外加有機碳源，氮素轉換途徑短，是目前最經濟有效的脫氮新技術，特別適用于處理低碳高氨氮廢水。但是，厭氧氨氧化菌生長速率

2、慢，富集困難；而在廢水處理實踐中，廢水中的抑制性物也會影響厭氧氨氧化細菌的活性，造成反應器啟動困難。所以，研究厭氧氨氧化反應的啟動條件及其影響規律對厭氧氨氧化工藝發展有重要意義。
　　本課題研究以模擬低碳高氨氮廢水為研究對象，利用小試試驗裝置研究不同pH值條件下厭氧氨氧化啟動的特性，探究溫度對厭氧氨氧化影響的規律；在前期小試的基礎上，采用兩個ASBR，分別命名為R1、R2，R1、R2分別接種厭氧顆粒污泥、濃縮污泥，探究不同接種條件

3、下ASBR厭氧氨氧化啟動的特性規律；在利用ASBR成功啟動厭氧氨氧化的基礎上，通過調節進水水質，考察在不同進水負荷、DO、有機物條件下反應器的脫氮特性，從而探究不同工藝條件對反應器穩定運行的影響作用規律；最后對反應器R1、R2啟動過程中的不同階段微生物進行種群結構分析，研究其生物群落結構及演替規律變化。得到以下主要研究結論：
　　試驗結果表明，小試試驗 P1、P2、P3分別經過90d、66d、69d的培養，均能成功啟動厭氧氨氧化。

4、經過120d、99d、117d的運行，氨氮、亞硝態氮去除率達到90％左右，總氮去除率達到60%左右。
　　小試試驗裝置P2內的FA、FNA分別為0.90~2.19mg/L、0.00214~0.00537mg/L，最適宜促進厭氧氨氧化反應，P2的啟動時間相比P1、P3較短，因此，在pH=7.5~7.9條件下，最適宜啟動厭氧氨氧化。同時比較30℃、20℃和10℃對厭氧氨氧化反應的影響得出厭氧氨氧化反應的最佳溫度為30℃。
　　反

5、應器R1（厭氧顆粒污泥）、R2（厭氧濃縮污泥）分別經過106d和96d運行，均能成功啟動厭氧氨氧化。反應器R1和R2對氨氮、亞硝態氮的去除率能夠達到90%以上，反應器R1對總氮的去除率約為50%~60%，反應器R2對總氮去除率約為45%~55%。
　　經過四個月的穩定運行，反應器 R1、R2污泥中絲狀菌和鏈狀菌逐漸被淘汰，球狀菌和桿狀菌成為優勢菌種。反應器R1（厭氧顆粒污泥）的污泥產率系數為0.26mol/mol、R2（厭氧濃縮污

6、泥）反應器的污泥產率系數為0.218mol/mol，說明R1產泥速率要高于R2，厭氧顆粒污泥更適合作為啟動厭氧氨氧化的接種污泥。
　　反應器 R1在氨氮、亞硝態氮濃度分別為25~53mg/L、35~71mg/L的運行條件下，對氨氮、亞硝態氮的去除率都在90%以上，總氮去除率約為50%~60%；當氨氮、亞硝態氮濃度分別提高到67~72mg/L、92~102mg/L時，R1對氨氮和亞硝態氮的去除率分別為89~93%、84~91%，對總

7、氮的去除率約為60%。
　　當未對進水進行脫氧處理時，會使反應器中的硝化細菌恢復活性，厭氧氨氧化細菌活性受到抑制，總氮去除率約為40~50%；對進水進行脫氧處理后，厭氧氨氧化細菌活性恢復，總氮去除率在65%左右。對進水脫氧有助于總氮的去除，提高厭氧氨氧化反應效率。
　　當進水氨氮和亞硝態氮濃度分別為67~78mg/L和92~102 mg/L時，將進水COD濃度從0mg/L提高到240mg/L，發現當進水COD濃度為120mg

8、/L時，反應器對氨氮、亞硝態氮、總氮的去除效果最優，對氨氮、亞硝態氮和總氮的去除率分別為95%、96%和70%，反應器內的反硝化細菌和厭氧氨氧化細菌協同共生，提高了系統的三氮處理效率。
　　PCR-DGGE分析和測序結果表明，隨著兩組反應器在厭氧環境下的長時間運行，微生物種群結構發生了較大變化，同時表現出了明顯的演替變化規律。反應器中R1和R2微生物相似性隨著運行時間增長逐漸降低，同時微生物種群的多樣性指數也逐漸減小，反應期R1中