ABR除碳、亚硝化与厌氧氨氧化耦合工艺脱氮除碳特性

摘要

针对亚硝化-厌氧氨氧化工艺存在的问题，提出了ABR除碳、亚硝化耦合厌氧氨氧化一体化工艺，着重研究ABR除碳、CSTR亚硝化和厌氧氨氧化单级工艺的单独运行，组合工艺的控制策略、耦合工艺的控制规律和功能菌的微生物生态特性，以期为该工艺在处理实际生活污水的工程应用中提供有效的技术参考。具体研究内容与结果如下： 1.为探究长期储存亚硝化絮状污泥的脱氮性能，采用CSTR反应器，接种4℃下储存了10个月的亚硝化絮状污泥，考察其活性恢复性能，并采用MiSeq高通量测序技术分析了污泥中微生物菌群结构的变化情况。结果表明，控制DO为0.4~0.8mg·L-1、pH值8左右、温度（30±1℃）等条件，长期储存亚硝化絮状污泥的活性可以在15d内迅速恢复，氨氮去除率和亚硝积累率均达到90%以上;此外，污泥颜色由接种初期的灰黑色迅速恢复至棕黄色，SVI值显著降低，MLVSS/MLSS升高，EPS含量明显增加。随着亚硝化性能的恢复，厌氧、发酵微生物被洗脱，Nitrosomonas等氨氧化细菌相对丰度显著增加，同时，Nitrospria等硝化菌的生长得到了有效抑制。经历长期储存的亚硝化絮状污泥可作为实现短程硝化快速启动的接种污泥，更有利于短程硝化工艺的实际应用。·接种实验室厌氧氨氧化种泥反应器中厌氧氨氧化污泥，通过逐步缩短HRT提高厌氧氨氧化污泥去除NH4+-N和NO2--N的性能。此外，另搭建ABR反应器，使ABR除碳达到一定效果，为之后研究ABR除碳-CANON工艺做准备。 2.为推进厌氧氨氧化技术应用于城市污水处理，耦合亚硝化系统和厌氧氨氧化系统，并在其前端添加ABR除碳系统，构建ABR除碳-亚硝化耦合厌氧氨氧化工艺进行城市污水脱氮除碳，采用MiSeq高通量测序技术分析污泥中微生物菌群结构的变化情况。结果表明，ABR除碳系统出水COD平均浓度120mg·L-1，不会对后续亚硝化系统和厌氧氨氧化系统产生不利影响，控制亚硝化系统出水和ABR除碳出水比例为2:1作为厌氧氨氧化系统进水，满足ANAMMOX所需NO2--N和NH4+-N基质比1:1左右的要求。一体式反应器总氮去除率在86%~92%，出水COD浓度在20~40mg·L-1。同时，实验后亚硝化系统中与反硝化作用密切相关的γ-Protebacteria纲有所增加，厌氧氨氧化系统中具有较高微生物生长速率和增强脱氮速率功能的Sphingobacteria纲显著增加，ABR除碳-亚硝化耦合厌氧氨氧化工艺能够有效用于处理城市污水脱氮除碳。 3.CANON工艺如能处理低氨氮城市生活污水，将大幅度降低市政污水处理能耗。故以纤维载体为填料，在CSTR反应器中同时接种亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥启动CANON反应器，且在CANON系统前端添加ABR除碳系统，构建ABR除碳-CANON耦合工艺，研究ABR除碳-CANON耦合工艺除碳脱氮性能，并采用MiSeq高通量测序技术分析污泥中微生物菌群结构的变化情况。结果表明，通过同时接种亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥，控制DO为0.5~2mg·L-1、HRT为6h、pH值为8左右等措施，在55d内成功启动CANON系统，TN去除率为81%~87%，氨氮负荷为0.195kg·m3·d)-1。ABR除碳系统出水有机物浓度(120mg·L-1)不会对后续CANON系统产生不利影响，一体式ABR除碳-CANON工艺TN去除率在74%~87%，出水COD平均浓度为40mg·L-1。同时，CANON系统启动后Proteobacteria门得到了显著提升，Sphingobacteria纲所占比例下降为6.8%，CANON系统中亚硝化菌和厌氧氨氧化菌不断淘汰劣势菌群成为反应器内优势菌群，一体化ABR除碳-CANON工艺对城市污水具有良好的脱氮除碳效果。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2 传统生物脱氮

1.3 厌氧氨氧化脱氮

1.4 亚硝化与厌氧氨氧化耦合工艺研究进展

1.5 研究目标和研究内容

1.6技术路线

第二章 单级运行ABR除碳、亚硝化、厌氧氨氧化系统

2.1引 言

2.2 材料与方法

2.3 结果与讨论

2.4 结论

第三章 ABR除碳-亚硝化耦合厌氧氨氧化处理城市污水

3.1引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与讨论

3.4结论

第四章 ABR除碳-CANON耦合工艺除碳脱氮特性

4.1引言

4.2 材料与方法

4.3 结果与讨论

4.4 结论

第五章 结论与建议

参考文献

图 表 目 录

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致谢

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