改进型EGSB及运行工况对厌氧氨氧化菌富集的影响研究

摘要

厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺相比于传统的生物脱氮工艺，具有运行成本低、产泥量少、脱氮负荷高等优点，适于处理高氨氮特种废水。但ANAMMOX菌倍增时间长，富集困难。膨胀颗粒污泥床反应器（expanded granular sludge blanket reactor，EGSB）作为常用于启动 ANAMMOX研究的反应器之一，在富集过程中容易出现污泥上浮问题，影响其稳定运行。本课题为解决这些问题，提出了一种EGSB改型方案，并研究了运行工况对厌氧氨氧化菌富集的影响，为ANAMMOX工艺的快速启动做指导。
　　针对 EGSB反应器富集厌氧氨氧化菌过程中出现的污泥上浮问题，提出一种改型方案，采用填料与颗粒污泥结合的方式，实现ANAMMOX工艺的启动。结果表明，改型后的填料覆盖式 EGSB反应器在启动过程中，脱氮效果并未因污泥上浮受到明显影响，稳定期内，脱氮效果更稳定，NH4+-N、NO2--N去除率均在90%以上，经过240 d的培养，污泥去除负荷达到170.9 mg N/（g MLSS·d），高于传统EGSB反应器的130 mg N/（g MLSS·d），ANAMMOX菌丰度达到47.9%，高于EGSB反应器内的22.7%。同时，填料上有生物膜形成，经过220 d的培养，填料表面生物膜中ANAMMOX菌丰度达到68.1%。改型后的填料覆盖式EGSB反应器更有利于颗粒污泥的富集，经过230 d的连续培养，填料覆盖式EGSB反应器内直径大于0.6 mm的污泥颗粒占43%，而传统EGSB反应器内仅占17%。
　　优化反应器运行工况，考察不同接种底泥、基质浓度提升速度及上升流速对厌氧氨氧化菌富集的影响。结果表明，采用垃圾渗滤液处理站底泥为接种底泥的反应器，相比于以市政污水处理厂二沉池回流段污泥为接种底泥，在启动初期（0~50 d），对NH4+-N、NO2--N有更好的处理效果，NH4+-N、NO2--N去除率基本维持在90%以上，并且前者脱氮功能菌菌种更丰富，初期可以起到很好的脱氮效果。采用高基质浓度提升速度，可以缩短反应器适应期时间，厌氧氨氧化菌丰度增长更快。反应器的适应期缩短至25 d左右，富集得到的优势菌属为Candidatus Anammoxoglobus属，经过107 d的培养，其物种丰度达到27.3%。
　　上升流速对厌氧氨氧化污泥颗粒化有明显影响。5m/h的上升流速下，污泥颗粒化最明显，富集得到的厌氧氨氧化颗粒污泥中，50.2%的颗粒污泥粒径在1.0 mm以上，形成的颗粒污泥强度也最高。但上升流速过高会造成颗粒解体，在8m/h的上升流速下富集得到的颗粒污泥中有78.3%直径在0.6 mm以下。厌氧氨氧化菌丰度及优势菌属随上升流速不同存在一定差异。在2m/h、5m/h、8m/h上升流速下，经过204 d的培养，厌氧氨氧化菌丰度分别为47.9%、33.4%、67.0%，优势菌属分别为Asahi BRW2、Candidatus Brocadia、Candidatus Anammoxoglobus，在0.5 m/h上升流速下，经过139 d的培养，厌氧氨氧化菌丰度达到22.8%，优势菌属为Kuenenia属。

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究目的与意义

1.2 生物脱氮机理

1.3 传统生物脱氮工艺

1.4 厌氧氨氧化工艺及其发展现状

1.5 课题的技术路线图及主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 反应器构型

2.2 接种底泥和富集培养条件

2.3 反应器运行条件

2.4 检测方法

第3章 改进型EGSB与传统EGSB的对比研究

3.1 改进型EGSB—填料覆盖式EGSB

3.2 与传统EGSB富集培养厌氧氨氧化菌的对比研究

3.3 微生物菌落结构分析

3.4 本章小结

第4章 接种底泥及基质浓度提升速度对ANAMMOX富集的影响

4.1 接种底泥对ANAMMOX富集的影响

4.2 基质浓度提升速度对厌氧氨氧化菌富集的影响

4.3 本章小结

第5章 上升流速及HRT对ANAMMOX富集的影响研究

5.1 不同上升流速下厌氧氨氧化污泥颗粒化研究

5.2 脱氮性能

5.3 微生物菌落结构演替情况

5.4 HRT对反应器去除负荷的影响

5.5 不同启动策略下微生物变化分析

5.6 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

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