低基質亞硝化與厭氧氨氧化脫氮效能及微生物特性研究.pdf

1、亞硝化（PN）與厭氧氨氧化（ANAMMOX）組合工藝的開發，有效彌補了傳統生物脫氮工藝的不足，并且其容積效能遠高于傳統的生物脫氮工藝，被視為最具可持續發展意義的新型生物脫氮工藝。目前亞硝化和厭氧氨氧化工藝的研究處理對象主要是污泥消化上清液和垃圾滲濾液等高溫高氨氮廢水上，而對于常溫低氨氮的城市生活污水處理的研究并不多見。為了深化PN-ANAMMOX工藝的理論研究，使PN-ANAMMOX工藝廣泛地應用于城市污水廠，本研究以實驗室規模的亞硝化

2、反應器和厭氧氨氧化反應器為對象，從亞硝化反應器的啟動策略，穩定亞硝化的影響因素、不同溫度下厭氧氨氧化反應器的脫氮效能、不同溫度下厭氧氨氧化反應器微生物群落結構特征及演替規律、常溫下厭氧氨氧化反應器的影響因素、PN-ANAMMOX工藝處理實際生活污水的探索等方面開展了研究。
　　亞硝化反應器可采用多種反應器形式，本研究開展了連續攪拌反應器（CSTR）和移動床生物膜反應器（MBBR）的亞硝化試驗，比較兩種形式的反應器在常溫低氨氮階段的

3、亞硝化效果。結果表明CSTR反應器比MBBR反應器更容易實現穩定的亞硝化。這是由于CSTR反應器是完全混合式的，反應器內NOB的活性可以持續全面地被高游離氨和低溶解氧所抑制，并且可以通過人工排泥將某些可能適應高游離氨環境的NOB洗脫掉，但是在MBBR反應器中，少量適應高游離氨的環境的NOB卻能夠和其他微生物在載體表面附著形成生物膜，因此很難被單獨洗脫。另外通過將 CSTR反應器投加的堿度類型從單獨的NaHCO3轉為NaHCO3和NaOH

4、聯合投加，在獲得較好亞硝化效果的同時可以減少約60％的原料成本。與單獨投加 NaHCO3相比，NaOH的加入可以更為強烈地抑制 NOB的活性，即使存在短時間的高濃度溶解氧或高 pH值的沖擊，反應器亞硝化效果也能夠快速恢復。
　　考慮到嘗試將厭氧氨氧化工藝應用于城市生活污水處理中，本研究進行了中溫條件下厭氧氨氧化反應器的啟動和常低溫低基質條件下厭氧氨氧化反應器的運行試驗。33±1℃水溫下，在100天內成功啟動了厭氧氨氧化反應器，在進

5、水氨氮和亞硝態氮濃度都為73 mg/L的情況下，總氮去除率為88.3±6.5%。在20±2℃，HRT1.5 h，進水氨氮和亞硝態氮濃度分別為29 mg/L、41mg/L時，反應器平均總氮去除負荷達到1.00 g/(L·d)，平均總氮去除率為87.6%，出水（NH4++NO2-）濃度為0.08±0.08 mg/L，出水總氮濃度為5.3~12.1 mg/L。在15±1℃和10±1℃水溫下，厭氧氨氧化濾池依然表現出很高的脫氮效能，平均總氮去除

6、率分別為82.5%、73.0%。
　　本研究考察了20±2℃水溫時厭氧氨氧化反應器脫氮效能的影響因素，結果表明當進水堿度≤350 mg/L時，堿度的變化對厭氧氨氧化菌活性的影響較大，在反應器穩定運行時，控制進水堿度/氨氮比值≥1.2，可使反應器總氮去除率保持在80%以上。另外由于本研究厭氧氨氧化生物反應器進水中一直含有0.6~1.5 mg/L的溶解氧，在考察溶解氧濃度對反應器脫氮效能影響時，發現其對高濃度溶解氧有很強的抵抗能力，當

7、進水溶解氧濃度≤3.0 mg/L時，反應器總氮去除率可以保持較高的水平。
　　本研究對不同運行溫度下的厭氧氨氧化反應器內的微生物群落特征進行研究，結果發現在進水基質不含有機碳源的情況下，反應器內仍鑒定出了大量不同的菌屬。其中厭氧氨氧化菌（Candidatus Brocadia屬和Candidatus Jettenia屬）、反硝化菌和硝化細菌共生于反應器，但AOB和NOB菌屬較為單一。同時檢測到相對比例較多的Dokdonella屬好

8、氧異養菌和Gallionella屬好氧自養菌，它們的存在促進了生物膜微環境的穩定，這也是常溫低溶解氧低氨氮基質進水的厭氧氨氧化濾柱穩定運行的關鍵。在較低運行溫度（15±1℃）時，厭氧氨氧化菌的活性有所降低，但是反應器內Denitratisoma屬反硝化菌在脫氮過程中發揮了重要作用，使得厭氧氨氧化濾柱在15±1℃甚至10±1℃也有很好的脫氮效能。
　　基于以上研究結果，本研究利用高負荷生物濾池處理實際生活污水獲得低COD、高氨氮的二