短程硝化反硝化SBR对垃圾压榨水中氮的去除

摘要

垃圾压榨水是通过高压挤压等方式从新鲜生活垃圾中快速分离出的混合液，其经厌氧处理后的出水具有高氨氮、低C/N比等特征。短程硝化反硝化是将氨氧化过程控制在亚硝酸盐阶段，再进行生物反硝化脱氮，具有节约供氧量和外加碳源量等优点，适宜于处理高氨氮、低 C/N比废水。本文在序批式反应器（SBR）中利用短程硝化反硝化对垃圾压榨水厌氧出水中的高氨氮进行处理，并考察关键影响因素，为实现压榨水的高效低耗脱氮过程提供技术支持。
　　利用高游离氨（FA）对亚硝酸盐氧化菌（NOB）的抑制作用实现压榨水中氨氮的短程硝化。在线调控SBR中pH为7.5~8.0，维持DO<1.0 mg/L，当系统初始FA浓度大于4.85 mg/L时，对 NOB产生显著抑制作用，成功实现短程硝化。当进水氨氮浓度为1000 mg/L左右，系统仍可保持稳定的运行效果，氨氧化菌（AOB）大量富集，氨氮去除率和亚硝酸盐氮积累率（NAR）分别稳定在96.0%和86.0%以上。在反应过程中充分利用高 FA和高游离亚硝酸（FNA）的双重抑制作用维持系统稳定运行，且氨氧化速率和硝化功能酶活性均随进水氨氮浓度的提高而稳步增加。
　　将垃圾压榨水的短程硝化出水进行反硝化脱氮研究，考察外加碳源和压榨水碳源对反硝化的影响。结果表明，短程反硝化脱氮系统在一个月成功启动，利用外加碳源或垃圾压榨水碳源，均可实现高于99.0%的 NOx--N去除率。综合垃圾压榨水整个短程硝化反硝化过程，当进水TN浓度为1000 mg/L时，出水 TN稳定维持在40 mg/L以内，且与传统的生物脱氮工艺相比，可节省约21.6%供氧量和32.7%碳源量。
　　利用DGGE、高通量测序和荧光定量PCR等分子生物学技术解析垃圾压榨水短程硝化反硝化系统中总菌群及功能菌群的分布行为与特征。研究表明，功能菌群的丰度变化与各阶段运行参数及处理效果呈显著相关性。短程硝化系统中，稳定阶段 AOB基因数量比 NOB高4个数量级，相对丰度分别为12.8%和0.03%；短程反硝化系统中，稳定阶段反硝化菌 nirS型基因数量为3.5×103 copies/ng DNA，丰度为68.6%。

目录

第1章 绪 论

1.1 研究背景及课题来源

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的和意义

1.4 研究内容和技术路线图

第2章 试验材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验装置与方法

2.3 检测方法

2.4 检测仪器和设备

第3章 垃圾压榨水短程硝化过程研究

3.1 短程硝化启动和稳定运行

3.2 系统硝化速率变化

3.3 系统硝化功能酶变化

3.4 硝化菌活性影响研究

3.5 供氧量分析

3.6 本章小结

第4章 垃圾压榨水短程反硝化过程研究

4.1 短程反硝化的启动和稳定运行

4.2 短程反硝化影响因素研究

4.3 碳源量分析

4.4 本章小结

第5章 短程硝化反硝化菌群分布

5.1 基于DGGE研究菌群分布情况

5.2 基于高通量测序研究微生物菌群结构

5.3 基于荧光定量PCR研究功能菌数量变化

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢