厭氧氨氧化耦合反硝化-亞硝化工藝的研究.pdf

1、近年來，水污染已經成為制約可持續發展的重要因素，嚴重影響了生態平衡和人類健康。2015年新提出的“水十條”中首次提出了深化污染物排放總量控制，將對水環境質量有突出影響的總氮，納入流域、區域污染物排放總量控制約束性指標體系。厭氧氨氧化(anammox)工藝是近年來新興起的一種新型的生物脫氮技術，具有工藝流程短、操作簡單、整個過程中無氧化亞氮(N2O)生成、不需要曝氣和外加碳源等優點。但是厭氧氨氧化工藝總氮去除率理論最大值僅88％，仍有一部

2、分以硝態氮形式存在的氮素不能被去除。厭氧氨氧化耦合反硝化工藝(SAD)可以同時去除氨氮、亞硝態氮、厭氧氨氧化過程中產生的硝態氮和一部分的有機物，能獲得更高的總氮去除率。
　　厭氧氨氧化反應以氨氮為電子供體，以亞硝酸鹽為電子受體，而廢水中往往只含有氨氮，亞硝態氮的含量通常較少，單純應用厭氧氨氧化工藝處理該類廢水需要額外投加亞硝酸鹽，使得處理成本升高。厭氧氨氧化耦合亞硝化，使硝化反應停留在亞硝態氮階段，將一半的氨氮轉化為亞硝態氮，繼而

3、剩余的氨氮與生成的亞硝態氮發生厭氧氨氧化反應，該過程中減少了硝態氮的生成，降低了曝氣成本，且不需要額外投入亞硝酸鹽，同時減少了N2O的生成量。
　　本論文采用浸沒式厭氧膜生物反應器（SAMBR）快速啟動厭氧氨氧化耦合反硝化工藝（SAD）。向其中一個反應器中添加活性炭，作為生物載體，以期減少反應器內膜污染，增強對氮素、COD的處理效果，同時微生物可以附著生長，有利于反硝化菌的生長。利用新型的序批式生物過濾反應器(SBBGR)進行厭氧

4、氨氧化耦合亞硝化工藝(SNAP)的研究。反應器設置填料層和曝氣層使得好氧區和厭氧區得到有效的分區，這樣好氧菌和厭氧菌就能夠分區生長，不同生長環境的微生物能夠在同一反應器中共存。污泥附著在隔板下層的填料上還可以有效地減少污泥流失，實現污泥的有效截留，更快地實現SNAP工藝的啟動。
　　論文主要結論如下:
　　(1)啟動階段低氮素負荷下的厭氧氨氧化工藝中厭氧氨氧化菌數量較少、活性較弱，對有機物濃度比較敏感，100 mg/L的CO

5、D濃度就會對厭氧氨氧化菌產生抑制作用，但這種抑制是可逆的，當將COD濃度降至50 mg/L時，厭氧氨氧化菌活性恢復。
　　(2)在有機物存在的情況下，反硝化菌能夠利用厭氧氨氧化反應生成的硝氮進行反硝化作用。108d時，三個反應器均完成厭氧氨氧化工藝的啟動。對照組硝氮產量/氨氮去除量一直維持在0.25-0.27范圍內，有機物參與的反應器中的這個比值在0.2左右，甚至有時低于0.2。
　　(3)有機物的加入打破了厭氧氨氧化菌作為

6、優勢菌的地位，在有機物的參與下反硝化菌數量增加了，且有活性炭存在的情況下，數量增長更快。第120d時的qPCR結果可以看出，反應器A內厭氧氨氧化菌基因片段的拷貝數(4.39×109copies/mL)明顯高于其他兩個反應器(3.19×109copies/mL、3.28×109copies/mL)，反硝化菌的數量由大到小依次為反應器C、反應器B、反應器A。厭氧氨氧化菌所屬的浮霉菌門（Planctomycetes）在反應器A中所占的百分比(

7、40％)遠高于其他兩個反應器（分別為22.5％和11.6％）。
　　(4)SNAP工藝中一個運行周期內，DO、pH和氮素轉化規律呈周期性變化，好氧階段以AOB菌為主發揮作用，而厭氧階段以厭氧氨氧化菌為主發揮作用。
　　(5)中層污泥由于受到水力剪切力的影響較小，微生物容易附著在填料上生長，微生物豐度和多樣性都高于其他地方。中層污泥微生物的OUTs數比其他兩層多了500個左右，ACE、Chao1和Shannon指數也高于其他兩