不同基質(zhì)條件下ASBR反應(yīng)器性能的試驗(yàn)研究.pdf

1、水體的氮素污染日益嚴(yán)重,對(duì)水生態(tài)環(huán)境和飲水安全造成極大的危害,廢水生物脫氮是水體污染控制領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。厭氧氨氧化(anaerobicammoniumoxidation,簡(jiǎn)稱ANAMMOX)生物脫氮工藝由于具有節(jié)能高效的顯著優(yōu)點(diǎn),在廢水生物脫氮領(lǐng)域中顯示出廣闊的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。但厭氧氨氧化菌生長(zhǎng)緩慢,反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),且運(yùn)行不穩(wěn)定,容易受環(huán)境因素的影響等原因限制了該工藝的實(shí)踐應(yīng)用。為此,本文采用厭氧序批式反應(yīng)器(anaerobicseq

2、uencingbatchreactor,簡(jiǎn)稱ASBR)在城市污水條件下進(jìn)行厭氧氨氧化的啟動(dòng)與不同進(jìn)水基質(zhì)濃度、pH對(duì)反應(yīng)器脫氮性能影響的研究。
　　 試驗(yàn)接種好氧硝化污泥,在溫度為(35±1)℃、HRT為24h、pH為7.3-8.5的條件下經(jīng)過(guò)130d的培養(yǎng),成功啟動(dòng)了厭氧氨氧化反應(yīng),獲得了磚紅色的厭氧氨氧化污泥,電子顯微鏡掃描可觀察到典型的厭氧氨氧化菌。試驗(yàn)結(jié)果表明:厭氧氨氧化反應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),TN容積負(fù)荷平均為0.179kg/

3、(m3·d),NH4+-N、NO1-N、TN去除率分別達(dá)到了95.30%、91.30%、76.28%。啟動(dòng)期和穩(wěn)定運(yùn)行期NH4+-N、NO2--N去除量和NO3--N生成量的比值分別達(dá)到1:1.54:0.25和1:1.27:0.27;穩(wěn)定運(yùn)行期進(jìn)出水pH差值由啟動(dòng)時(shí)的0.85下降到0.24。啟動(dòng)期反硝化和厭氧氨氧化反應(yīng)同時(shí)存在而在穩(wěn)定運(yùn)行期厭氧氨氧化發(fā)展成為主導(dǎo)反應(yīng)。MLSS和MLVSS/MLSS先減少后增加,反映了啟動(dòng)過(guò)程中硝化細(xì)菌、

4、反硝化細(xì)菌的衰亡和厭氧氨氧化菌逐漸富集的過(guò)程,這與反應(yīng)器的脫氮效果越來(lái)越好相一致。
　　 氨氮和亞硝態(tài)氮既是厭氧氨氧化菌的反應(yīng)基質(zhì),也是毒性抑制物質(zhì)。通過(guò)提高進(jìn)水基質(zhì)濃度,分別研究了氨氮和亞硝態(tài)氮濃度對(duì)ASBR厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮性能的影響。結(jié)果表明,進(jìn)水亞硝態(tài)氮濃度對(duì)厭氧氨氧化有明顯的影響,當(dāng)進(jìn)水亞硝態(tài)氮濃度達(dá)到210mg/L左右時(shí),總氮去除效果受到影響,總氮去除率下降到60%以下;當(dāng)進(jìn)水亞硝態(tài)氮濃度達(dá)到235mg/L(即進(jìn)水

5、游離亞硝酸鹽,FNA濃度為0.013mg/L)時(shí),ASBR反應(yīng)器性能發(fā)生改變,亞硝態(tài)氮去除率急劇下降到72%左右,總氮的去除率下降到46%左右。
　　 進(jìn)水NO2-/NH4+比值對(duì)反應(yīng)器的運(yùn)行性能也有顯著影響,進(jìn)水NO2-/NH4+比值適宜范圍為1.07-1.43。進(jìn)水NO2-/NH4+比值在此范圍內(nèi)時(shí),氨氮去除率維持在80%以上,亞硝態(tài)氮去除率維持在90%以上,總氮的去除率維持在60%以上,反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定。當(dāng)進(jìn)水NO2-/NH

6、4+比值升高到1.67時(shí),氨氮、亞硝氮、總氮去除率均有下降,分別為81.41%、63.49%、46.48%,反應(yīng)器顯現(xiàn)典型的功能障礙。
　　 進(jìn)水氨氮濃度對(duì)反應(yīng)器脫氮效果的影響不顯著,明顯低于進(jìn)水亞硝態(tài)氮濃度的影響。進(jìn)水氨氮濃度在700mg/L以內(nèi)時(shí),亞硝態(tài)氮去除率保持在96%以上,氨氮和總氮去除率穩(wěn)定在50%以上;進(jìn)水氨氮濃度升高到800mg/L(即進(jìn)水游離氨濃度,FA為27.86mg/L)時(shí),氨氮、亞硝態(tài)氮、總氮去除率分別降

7、低降低到48.27%、91.38%和47.07%,反應(yīng)器脫氮性能惡化。
　　 對(duì)進(jìn)水氨氮和亞硝態(tài)氮濃度抑制進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究,Haldane模型可以很好的擬合氨氮和亞硝態(tài)氮濃度對(duì)厭氧氨氧化工藝性能的抑制作用,得出利用氨氮的半速率常數(shù)為123.99mg/L,氨氮抑制常數(shù)為853.32mg/L,亞硝態(tài)氮的半速率常數(shù)為9.02mg/L,亞硝態(tài)氮抑制常數(shù)為202.17mg/L,與實(shí)驗(yàn)測(cè)定值基本相符。
　　 將進(jìn)水pH設(shè)定為6.5,

8、7.0,7.5,8.0,8.5研究了pH對(duì)厭氧氨氧化的影響。結(jié)果表明,進(jìn)水pH值對(duì)ASBR反應(yīng)器的脫氮性能有顯著影響。進(jìn)水pH值6.5和8.5時(shí),對(duì)ASBR厭氧氨氧化反應(yīng)器的脫氮性能產(chǎn)生抑制作用,pH6.5時(shí)氨氮、亞硝態(tài)氮、總氮的去除率分別為73.71%、61.67%、47.19%,pH8.5時(shí),氨氮、亞硝態(tài)氮、總氮的去除率分別為83.35%、88.10%、63.64%,低pH對(duì)厭氧氨氧化的抑制作用更加強(qiáng)烈,厭氧氨氧化菌更適宜于在堿性環(huán)

9、境中生長(zhǎng)。ASBR厭氧氨氧化反應(yīng)器的適宜pH范圍為7.0-8.0,在此范圍內(nèi)氨氮、亞硝態(tài)氮、總氮的去除率維持在93%、92%和71%以上,進(jìn)水pH為7.5時(shí)反應(yīng)器脫氮性能最好。通過(guò)對(duì)ASBR單周期內(nèi)氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮濃度變化的分析,得知pH6.5時(shí),整個(gè)反應(yīng)周期內(nèi)先發(fā)生硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng),然后是厭氧氨氧化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)。pH7.5時(shí),厭氧氨氧化反應(yīng)占絕對(duì)主導(dǎo)反應(yīng),同時(shí)存在微弱的反硝化反應(yīng)。pH8.5時(shí),先發(fā)生了反硝化反應(yīng)和厭