张敏:基于厌氧氨氧化的废水深度脱氮除碳效能及微生物特性研究论文

张敏:基于厌氧氨氧化的废水深度脱氮除碳效能及微生物特性研究论文

本文主要研究内容

作者张敏(2019)在《基于厌氧氨氧化的废水深度脱氮除碳效能及微生物特性研究》一文中研究指出:随着对废水处理“节能减耗、提标改造”的不断要求,新型脱氮工艺在实际应用上的推进显得十分必要,其中,以厌氧氨氧化为主的一系列高效低耗组合脱氮工艺备受关注,但目前该技术尚未成熟,限制其发展的主要障碍是:一前置部分亚硝化反应难以在环境温度下长期维持一定的出水基质比,且调控手段缺乏灵活性和简易性;二厌氧氨氧化反应易受有机物胁迫且工艺组合难协调、总氮深度去除困难。因此,本研究从实时控制的角度实现联合工艺的运行,寻找整个工艺同步深度脱氮除碳的最佳工况,并对其微生物机理进行研究。从基于ABR的厌氧氨氧化反应出发,以其中反硝化菌与厌氧氨氧化菌异位归趋机制为基础,于SBR内设置部分亚硝化,使出水达到后续反应所需的最佳基质比,并结合ABR不同隔室差异化生物相的特点,构建“部分亚硝化+厌氧氨氧化+反硝化”的联合工艺,实现同步脱氮除碳目标。(1)采用SBR反应器,建立了一套通过调节单因素(特定pH终值)控制曝气停止点的策略,在环境温度下实现了匹配厌氧氨氧化的稳定部分亚硝化。整个运行过程分为4个阶段,阶段Ⅰ启动亚硝化,阶段Ⅱ在稳定亚硝化的同时探索pH终值的设定规律,阶段Ⅲ、Ⅳ采用pH终值设定规律实现稳定部分亚硝化,通过跨越夏、冬、夏季(35→7→30℃)共198d的运行,考察SBR系统内有机物、氮素的转化规律,并分析温度对部分亚硝化反应系统的影响。结果表明,在低DO(0.20.4 mg·L-1)和MLSS为4000 mg·L-1的条件下,控制pH终值为7.717.99,使出水FA在0.52.0 mg·L-1左右,可稳定实现部分亚硝化期间的出水NO2--N/NH4+-N值在11.4之间,且出水亚硝积累率(NAR)维持在80%以上,有机物去除率在60%以上,同时,实现部分亚硝化后,比氨氧化速率(SAOR)、比亚硝态氮氧化速率(SNOR)和比COD去除速率分别稳定在0.074、0.005mgN·(mgMLSS)·d-1和0.076 mgCOD·(mgMLSS·d)-1。前置稳定的部分亚硝化反应,为后续匹配厌氧氨氧化提供了良好保证。(2)为确定由SBR-ABR组合的“部分亚硝化-厌氧氨氧化反硝化”反应链实现深度脱氮除碳效果,设定三种不同的运行工况,工况Ⅰ将SBR出水(NO2--N/NH4+-N=11.32)直接接入单隔室ABR厌氧氨氧化系统,发现虽然实现了厌氧氨氧化反应的稳定运行,但联合工艺TN去除率低于80%,出水TN约20mg·L-1。为在ABR内增加反硝化功能,向反应器第三隔室添加反硝化污泥,于工况Ⅱ将SBR出水接入,发现耦合反应对TN去除率仍偏低,若实现深度脱氮需要在厌氧氨氧化后段补充碳源。故在工况Ⅲ调控SBR出水(NO2--N/NH4+-N=5)与回流总进水混合(NO2--N/NH4+-N=1.4;C/N=2.5)后接入单隔室ABR厌氧氨氧化反硝化系统,不仅实现了厌氧氨氧化段进水基质的良好配比,也为反硝化提供了良好的碳源,整个工艺出水COD为50 mg·L-1左右,TN达6 mg·L-1以下,TN去除率达95%。联合反应的稳定运行为SBR-ABR工艺深度脱氮除碳提供了基础。(3)采用高通量测序对SBR-ABR在不同环境及工况阶段下的微生物群落动态变化规律进行剖析。研究发现,SBR亚硝化系统内以变形菌门及拟杆菌门为优势,分别占21.4354.66%和5.1154.78%。值得一提的是,整个调控期间仅检测出1种氨氧化菌属(Nitrosomonas),不同温度水平下的相对丰度为1.0541.08%,波动较大,表明温度对Nitrosomonas属的影响较大。当环境温度由1015℃降至7℃时,该菌属丰度骤降至4.46%,且温度回升后丰度依旧处在较低水平(3.676.36%),说明温度对功能菌丰度产生了较大冲击,但SAOR平均保持在0.074 mgN·(mgMLSS·d)-1,NAR稳定在80%以上,表明该菌活性依旧很好。自亚硝化启动后,系统内未检测到硝化菌属,是长期实现稳定部分亚硝化的主要原因。ABR厌氧氨氧化反硝化耦合系统内以绿弯菌门、变形菌门及浮霉菌门为优势,所占比例分别为34.84%、12.67%和8.77%。其中,厌氧氨氧化菌所在的浮霉菌门以Candidatus Brocadia、Candidatus Kuenenia属(相对丰度为4.91%和2.64%)为主,与以Limnobateria属(相对丰度为4.78%)为主的反硝化菌共同完成系统脱氮,以Anaerolineaceae属(相对丰度为26.64%)为主的异养菌与反硝化菌共同完成系统除碳,相互协同。

Abstract

sui zhao dui fei shui chu li “jie neng jian hao 、di biao gai zao ”de bu duan yao qiu ,xin xing tuo dan gong yi zai shi ji ying yong shang de tui jin xian de shi fen bi yao ,ji zhong ,yi ya yang an yang hua wei zhu de yi ji lie gao xiao di hao zu ge tuo dan gong yi bei shou guan zhu ,dan mu qian gai ji shu shang wei cheng shou ,xian zhi ji fa zhan de zhu yao zhang ai shi :yi qian zhi bu fen ya xiao hua fan ying nan yi zai huan jing wen du xia chang ji wei chi yi ding de chu shui ji zhi bi ,ju diao kong shou duan que fa ling huo xing he jian yi xing ;er ya yang an yang hua fan ying yi shou you ji wu xie pai ju gong yi zu ge nan xie diao 、zong dan shen du qu chu kun nan 。yin ci ,ben yan jiu cong shi shi kong zhi de jiao du shi xian lian ge gong yi de yun hang ,xun zhao zheng ge gong yi tong bu shen du tuo dan chu tan de zui jia gong kuang ,bing dui ji wei sheng wu ji li jin hang yan jiu 。cong ji yu ABRde ya yang an yang hua fan ying chu fa ,yi ji zhong fan xiao hua jun yu ya yang an yang hua jun yi wei gui qu ji zhi wei ji chu ,yu SBRnei she zhi bu fen ya xiao hua ,shi chu shui da dao hou xu fan ying suo xu de zui jia ji zhi bi ,bing jie ge ABRbu tong ge shi cha yi hua sheng wu xiang de te dian ,gou jian “bu fen ya xiao hua +ya yang an yang hua +fan xiao hua ”de lian ge gong yi ,shi xian tong bu tuo dan chu tan mu biao 。(1)cai yong SBRfan ying qi ,jian li le yi tao tong guo diao jie chan yin su (te ding pHzhong zhi )kong zhi bao qi ting zhi dian de ce lve ,zai huan jing wen du xia shi xian le pi pei ya yang an yang hua de wen ding bu fen ya xiao hua 。zheng ge yun hang guo cheng fen wei 4ge jie duan ,jie duan Ⅰqi dong ya xiao hua ,jie duan Ⅱzai wen ding ya xiao hua de tong shi tan suo pHzhong zhi de she ding gui lv ,jie duan Ⅲ、Ⅳcai yong pHzhong zhi she ding gui lv shi xian wen ding bu fen ya xiao hua ,tong guo kua yue xia 、dong 、xia ji (35→7→30℃)gong 198dde yun hang ,kao cha SBRji tong nei you ji wu 、dan su de zhuai hua gui lv ,bing fen xi wen du dui bu fen ya xiao hua fan ying ji tong de ying xiang 。jie guo biao ming ,zai di DO(0.20.4 mg·L-1)he MLSSwei 4000 mg·L-1de tiao jian xia ,kong zhi pHzhong zhi wei 7.717.99,shi chu shui FAzai 0.52.0 mg·L-1zuo you ,ke wen ding shi xian bu fen ya xiao hua ji jian de chu shui NO2--N/NH4+-Nzhi zai 11.4zhi jian ,ju chu shui ya xiao ji lei lv (NAR)wei chi zai 80%yi shang ,you ji wu qu chu lv zai 60%yi shang ,tong shi ,shi xian bu fen ya xiao hua hou ,bi an yang hua su lv (SAOR)、bi ya xiao tai dan yang hua su lv (SNOR)he bi CODqu chu su lv fen bie wen ding zai 0.074、0.005mgN·(mgMLSS)·d-1he 0.076 mgCOD·(mgMLSS·d)-1。qian zhi wen ding de bu fen ya xiao hua fan ying ,wei hou xu pi pei ya yang an yang hua di gong le liang hao bao zheng 。(2)wei que ding you SBR-ABRzu ge de “bu fen ya xiao hua -ya yang an yang hua fan xiao hua ”fan ying lian shi xian shen du tuo dan chu tan xiao guo ,she ding san chong bu tong de yun hang gong kuang ,gong kuang Ⅰjiang SBRchu shui (NO2--N/NH4+-N=11.32)zhi jie jie ru chan ge shi ABRya yang an yang hua ji tong ,fa xian sui ran shi xian le ya yang an yang hua fan ying de wen ding yun hang ,dan lian ge gong yi TNqu chu lv di yu 80%,chu shui TNyao 20mg·L-1。wei zai ABRnei zeng jia fan xiao hua gong neng ,xiang fan ying qi di san ge shi tian jia fan xiao hua wu ni ,yu gong kuang Ⅱjiang SBRchu shui jie ru ,fa xian ou ge fan ying dui TNqu chu lv reng pian di ,re shi xian shen du tuo dan xu yao zai ya yang an yang hua hou duan bu chong tan yuan 。gu zai gong kuang Ⅲdiao kong SBRchu shui (NO2--N/NH4+-N=5)yu hui liu zong jin shui hun ge (NO2--N/NH4+-N=1.4;C/N=2.5)hou jie ru chan ge shi ABRya yang an yang hua fan xiao hua ji tong ,bu jin shi xian le ya yang an yang hua duan jin shui ji zhi de liang hao pei bi ,ye wei fan xiao hua di gong le liang hao de tan yuan ,zheng ge gong yi chu shui CODwei 50 mg·L-1zuo you ,TNda 6 mg·L-1yi xia ,TNqu chu lv da 95%。lian ge fan ying de wen ding yun hang wei SBR-ABRgong yi shen du tuo dan chu tan di gong le ji chu 。(3)cai yong gao tong liang ce xu dui SBR-ABRzai bu tong huan jing ji gong kuang jie duan xia de wei sheng wu qun la dong tai bian hua gui lv jin hang pou xi 。yan jiu fa xian ,SBRya xiao hua ji tong nei yi bian xing jun men ji ni gan jun men wei you shi ,fen bie zhan 21.4354.66%he 5.1154.78%。zhi de yi di de shi ,zheng ge diao kong ji jian jin jian ce chu 1chong an yang hua jun shu (Nitrosomonas),bu tong wen du shui ping xia de xiang dui feng du wei 1.0541.08%,bo dong jiao da ,biao ming wen du dui Nitrosomonasshu de ying xiang jiao da 。dang huan jing wen du you 1015℃jiang zhi 7℃shi ,gai jun shu feng du zhou jiang zhi 4.46%,ju wen du hui sheng hou feng du yi jiu chu zai jiao di shui ping (3.676.36%),shui ming wen du dui gong neng jun feng du chan sheng le jiao da chong ji ,dan SAORping jun bao chi zai 0.074 mgN·(mgMLSS·d)-1,NARwen ding zai 80%yi shang ,biao ming gai jun huo xing yi jiu hen hao 。zi ya xiao hua qi dong hou ,ji tong nei wei jian ce dao xiao hua jun shu ,shi chang ji shi xian wen ding bu fen ya xiao hua de zhu yao yuan yin 。ABRya yang an yang hua fan xiao hua ou ge ji tong nei yi lu wan jun men 、bian xing jun men ji fu mei jun men wei you shi ,suo zhan bi li fen bie wei 34.84%、12.67%he 8.77%。ji zhong ,ya yang an yang hua jun suo zai de fu mei jun men yi Candidatus Brocadia、Candidatus Kueneniashu (xiang dui feng du wei 4.91%he 2.64%)wei zhu ,yu yi Limnobateriashu (xiang dui feng du wei 4.78%)wei zhu de fan xiao hua jun gong tong wan cheng ji tong tuo dan ,yi Anaerolineaceaeshu (xiang dui feng du wei 26.64%)wei zhu de yi yang jun yu fan xiao hua jun gong tong wan cheng ji tong chu tan ,xiang hu xie tong 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自苏州科技大学的张敏,发表于刊物苏州科技大学2019-09-18论文,是一篇关于部分亚硝化论文,厌氧氨氧化论文,温度影响论文,控制策略论文,高通量测序论文,苏州科技大学2019-09-18论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自苏州科技大学2019-09-18论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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