有机碳源对一体化厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响.docx
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1、有机碳源对一体化厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响试验通过在进水中投加有机碳源(白糖),研究有机碳源对一体化厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响。试验结果说明:进水COD浓度对一体化厌氧氮氧化反应器脱氮性能产生明显的影响。当进水中COD浓度约为50mg1.时,即可导致系统总氮去除率大幅度下降,出水总氮去除率由不添加COD的87.8%降至76%,氨氮去除率由不添加COD的98.8%降至85%;当进水CoD浓度上升至约IOOnIg/1.时,出水总氮的去除率由不添加COD的87.8%降至69%,氨氮去除率由不添加COD的98.8%降至77%;当进水COD浓度约为100mg1.时,并将调节槽曝气量由原来的041
2、.min增至0.61.min,系统出水水质明显得到优化,总氮去除率恢复到未投加COD时的水平。有效地控制一体化厌氧氨氧化反应器内有机碳源的量,能明显地提高系统的脱氮效果。以PlanctomycetesCandidatusBrodaciaCa.KUenenia、Ca.Anammoxoglobus和Ca.Jettenia为代表的一类细菌能够在缺氧环境中以氨氮及亚硝态氮为底物,并将其转化为氮气。基于厌氧氨氧化细菌所开发的厌氧氨氧化工艺包括二段式厌氧氨氧化工艺和一体化厌氧氨氧化工艺,由于实际污水中不可防止地存在着有机碳源,故而有机碳源对厌氧氨氧化工艺的影响研究具有重要意义。现有研究说明,有机碳源对二段
3、式厌氧氨氧化反应器具有一定的影响,过高浓度有机碳源的存在将严重抑制厌氧氨氧化菌的活性及厌氧氨氧化过程的开展,从而降低了厌氧氨氧化工艺的脱氮性能。而有机碳源对一体化厌氧氨氧化工艺影响的研究甚少,因此研究有机碳源对一体化厌氧氨氧化工艺的影响具有非常重要的意义。本试验通过采用一体化厌氧氨氧化反应器,研究不同有机碳源浓度下对其脱氮性能的影响及其机理,从而为实际工程应用提供参考。1材料与方法1.1 试验装置本试验装置采用上流式厌氧氨氧化反应器(见图1),主体构造由有机玻璃制作而成,其主要包括主反应器、调节槽、温控系统和气体收集系统等。图1一体化厌氧氨氧化反应器示意图1 .配水桶;2.调节槽;3.反应器主
4、体;4.外循环水控制系统;5.集气装置;6.PH传送器;7.鼓风机;8.折流板;9.微孔曝气头;10.PH传感器;I1.搅拌机;12.酸液桶;13.外层保湿夹层;14.取样口;15.转子流量计;16.溢流管;17.出水管;P1.进水泵;P2.循环泵;P3.酸液投加泵其中,主反应器尺寸为9cm义9cmX74cm(长X宽义高),有效容积为5.51;调节槽内径举二12.5皿、高革=20cm0主反应器侧面设置4个取样口,主反应器内设置污泥折流板,防止污泥随着上升水流或反应产生的气体排出反应器,同时起到泥水分离的作用;主反应器外层设置保温夹层,由温控系统为反应器持续提供保温循环水,循环水从反应器底部进入
5、夹层,再从反应器顶部返回温控系统。反应器运行时,进水泵将配水桶废水打入调节池中,调节池内设置PH在线传感器、搅拌机,系统出水于顶部出水口溢流而出。1.2接种污泥及试验用水本试验接种污泥中,短程硝化污泥为好氧活性污泥经驯化而来,活性污泥取自*理工大学雁山校区污水处理膜反应池(CMBR)活性污泥;厌氧氮氧化污泥取自实验室已培养的厌氧氨氧化污泥。试验采用人工模拟废水,其组分如下:(NH4)2SO4、KH2P04、NaHC03按照所需配水的浓度投加,CaC122H20为0.113g1.MgS047H20为0.lg1.,微量元素I为0.5m1.1.,微量元素II为lm1.1.,营养元素I和营养元素II主
6、要组成及浓度参照Zhang等的文献投加。1.3反应器启动一体化厌氧氨氧化反应器中的污泥由已完成驯化的短程硝化污泥及厌氧氨氧化污泥开展混合而成。试验采用0.4mol1.硫酸、0.5mol1.碳酸氢钠/碳酸钠调节反应器内PH值在7.57.6范围,试验进水的总氮负荷设定为0.3gN(1.d)左右,保温循环水控制系统内水温大约为321,调节曝气量为041.min0本试验采用在人工配水中投加白糖的方式增加废水的COD浓度,为了确保试验结果的准确性,至少收集反应器稳定运行15d以上的数据。本试验共分为三个阶段,进水水质情况见表1。完成上述三阶段试验后,开展二批次验证试验。每个验证试验分别运行72h,每隔8
7、h取样测定反应器出水水质状况。验证试验一:进水的化学需氧量(COD)浓度设为100mg1.,在进水中补充亚硝态氮50mg1.,观察增加亚硝态氮后,反应器出水各项氮素指标的变化情况,以验证存在CoD时,反硝化反应对一体化厌氧氨氧化反应器的影响。验证试验二:此试验继验证试验一开展,进水的COD浓度设为IOOnIg/1.,同时将调节槽曝气量增至061.min,观察反应器出水各项氮素指标的变化情况,以验证存在COD时,异养菌在此过程中对一体化厌氧氨氧化反应器的影响。1. 4分析指标及方法PH值采用型号为JENCO6010便携式PH仪开展测定;溶解氧(DO)采用型号为HQ30D便携式溶解氧分析仪开展测定
8、;COD、总氮(TN)、硝态氮、亚硝态氮和氨氮均采用国家标准方法开展测定。2结果与讨论1.1 有机碳源对一体化厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响试验运行共计21d,3个试验阶段的反应器进出水水质变化情况见图2至图5。由图2可见,在第一阶段中,进水不添加COD,反应器运行条件与稳定运行时保持一致,进水的氨氮浓度约为255.7mg1.,出水的氨氮浓度约为3.Omg/1.,氨氮的去除率高达98.8%;在第二阶段中,进水氨氮浓度约为258.lmg1.,进水投加COD约为50mg1.,投加COD后,出水氨氮浓度快速上升,并最终维持在34mg1.左右,氨氮的去除率降至85%左右;在第三阶段中,进水氨氮浓度约为
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