NdFeB磁性顆粒強(qiáng)化自營(yíng)養(yǎng)脫氮工藝啟動(dòng)及運(yùn)行特性研究.pdf

1、隨著人們經(jīng)濟(jì)生活水平的提高，氮素的污染嚴(yán)重影響了水體環(huán)境和人類的健康，解決氮素污染問題已迫在眉睫。當(dāng)前的脫氮工藝主要以傳統(tǒng)的硝化-反硝化為主，存在占地面積大、處理費(fèi)用高等問題。以短程硝化與厭氧氨氧化為核心的自營(yíng)養(yǎng)脫氮技術(shù)與傳統(tǒng)的硝化-反硝化技術(shù)相比，可節(jié)省62.5％的曝氣量和100％的碳源，但該技術(shù)需實(shí)現(xiàn)好氧氨氧化菌和厭氧氨氧化菌的共存，且厭氧氨氧化菌世代周期長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境敏感、富集困難等因素限制了其應(yīng)用。研究表明，磁場(chǎng)能夠誘導(dǎo)厭氧氨氧化菌

2、的富集，提高厭氧氨氧化菌的活性。但是目前采用的外加磁場(chǎng)方式存在隨距離的增加磁場(chǎng)強(qiáng)度衰退明顯的現(xiàn)象，很難在反應(yīng)器內(nèi)形成穩(wěn)定、均勻的磁場(chǎng)分布。反應(yīng)器內(nèi)加磁技術(shù)相較于外加磁場(chǎng)技術(shù)具有磁場(chǎng)均勻，污泥沉降性能好，易于富集厭氧氨氧化菌等優(yōu)勢(shì)，但也存在磁粉易流失，磁場(chǎng)強(qiáng)度偏低等問題。這也制約了磁場(chǎng)強(qiáng)化自營(yíng)養(yǎng)脫氮技術(shù)的發(fā)展。
　　因此，本試驗(yàn)對(duì)新型的高磁場(chǎng)強(qiáng)度磁性顆粒的制備方法進(jìn)行了研究，選取影響磁性顆粒磁場(chǎng)強(qiáng)度的五個(gè)主要因素偶聯(lián)劑、粘合劑、磁粉

3、配比、粒徑大小、充磁時(shí)間開展單因素試驗(yàn)與響應(yīng)面分析，結(jié)果顯示選擇鈦酸酯偶聯(lián)劑、聚乙烯醇/海藻酸鈉粘合劑、納米Fe3O4添加量為5％、粒徑大小為2mm、充磁時(shí)間為60min為最優(yōu)的制備條件，制備出的磁性顆粒的磁場(chǎng)強(qiáng)度能夠達(dá)到0.85mT。對(duì)磁性顆粒的掃描電鏡圖顯示顆粒比表面積大，能夠?yàn)槲⑸锏母街峁┹d體。
　　以前期試驗(yàn)培養(yǎng)的厭氧氨氧化菌污泥為試驗(yàn)對(duì)象，研究了磁性顆粒投加量對(duì)厭氧氨氧化污泥的比氨氧化速率和脫氫酶活性的影響。在磁性顆

4、粒投加量為0mg/L-50mg/L之間時(shí)，隨著投加量的增加，厭氧氨氧化污泥的比氨氧化速率和脫氫酶活性呈現(xiàn)均呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律。當(dāng)投加量為30mg/L時(shí)，厭氧氨氧化污泥的最大比氨氧化速率和脫氫酶活性達(dá)到最大值，分別為225mgN/(g VSS·d)、39mg TF/(L·h)。
　　實(shí)驗(yàn)中采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究了磁性顆粒對(duì)自營(yíng)養(yǎng)脫氮反應(yīng)器啟動(dòng)的影響規(guī)律。啟動(dòng)反應(yīng)器R1（未投加磁性顆粒）、反應(yīng)器R2（投加磁性顆粒30mg/L）兩個(gè)SBR

5、反應(yīng)器，結(jié)果表明R1、R2均能成功啟動(dòng)自營(yíng)養(yǎng)脫氮體系，啟動(dòng)時(shí)間分別為126d，105d。穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，總氮的去除率分別為50％、65％，氮氮去除負(fù)荷分別為50、60gN/(m3·d)。在厭氧氨氧化啟動(dòng)階段，高通量測(cè)序結(jié)果顯示，反應(yīng)器R2厭氧氨氧化菌的豐度高于R1，反應(yīng)器R2厭氧氨氧化的啟動(dòng)時(shí)間較R1節(jié)約1/5的時(shí)間;在自營(yíng)養(yǎng)脫氮體系啟動(dòng)成功后，反應(yīng)器R1、R2內(nèi)厭氧氨氧化菌的豐度均小于厭氧氨氧化階段結(jié)束時(shí)，R2反應(yīng)器內(nèi)的厭氧氨氧化菌的

6、數(shù)量仍要高于R1。
　　反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后，對(duì)自營(yíng)養(yǎng)脫氮體系的運(yùn)行特性進(jìn)行了研究。研究表明:進(jìn)水總氮負(fù)荷對(duì)自營(yíng)養(yǎng)脫氮反應(yīng)器的總氮去除率有較明顯的影響，在進(jìn)水總氮負(fù)荷為200mg/L時(shí)，總氮的去除率為60％;負(fù)荷從200mg/L逐步增加到400mg/L時(shí)，出水濃度逐步升高，去除率逐步下降;負(fù)荷從200mg/L降低到100mg/L時(shí)，出水濃度下降，去除率升高，但反應(yīng)器內(nèi)的剩余DO升高，出水硝態(tài)氮的濃度升高，會(huì)抑制厭氧氨氧化菌的活性，因此

7、進(jìn)水總氮負(fù)荷為200mg/L時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)好氧和厭氧氨氧化菌的互利共存。當(dāng)反應(yīng)器在pH值等于8時(shí)，氨氮和總氮的去除率最大，分別能夠達(dá)到70％、60％; pH在6-8范圍內(nèi)變化時(shí)，氨氮與總氮的去除率隨pH的增加呈升高趨勢(shì)，pH值下降會(huì)抑制好氧和厭氧氨氧化菌的活性;pH由8繼續(xù)增加到9時(shí)氨氮與總氮去除率略有下降。進(jìn)水有機(jī)物濃度的變化對(duì)反應(yīng)器氨氮與總氮的處理效能有較明顯的影響，當(dāng)C/N在0-1.5范圍內(nèi)時(shí)，隨著C/N比的增加，氨氮與總氮的