好氧甲烷氧化耦合反硝化极限脱氮系统的效能及应用

摘要

[目的]探究甲烷浓度、温度和氮浓度对好氧甲烷氧化耦合反硝化(AME-D)极限脱氮系统的影响,分析该系统微生物群落结构,并对贵阳某污水处理厂尾水进行应用研究.[方法]采用阶段性实验研究甲烷浓度、温度和氮浓度对系统脱氮效能的影响,通过16S rRNA基因测序技术分析系统中微生物群落结构,利用共焦显微拉曼光谱仪分析实际废水水质变化特征.[结果]甲烷进气比为3％、温度为30℃、氮浓度为20 mg/L时脱氮效果最好,系统的总氮、氨氮和硝酸盐氮平均去除率分别为93.66％、96.13％和92.25％;系统中的主要甲烷氧化菌分别为Methylosarcina (1.84％)、Methylovulum (0.01％)和Crenothrix(0.14％),以及兼性甲烷氧化菌属Methylocystis(1.9％),主要的亚硝化菌为Nitrosomonas (0.008％),硝化菌为Nitrospira (0.42％),反硝化菌为Hyphomicrobium (1.19％)和Pseudomonas(0.61％);采用该系统处理贵阳某污水处理厂尾水时,出水总氮平均浓度达到0.96 mg/L,能达到极限脱氮的目的,拉曼光谱分析显示系统对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮有较高的去除,甲烷被氧化形成的中间产物可能为醇类或醛类物质,为反硝化菌提供所需碳源.[结论]AME-D极限脱氮由多种微生物协同实现,其功能微生物为甲烷氧化菌、亚硝化菌、硝化菌和反硝化菌,应用研究显示该系统在城镇污水处理系统中具有较大的应用潜力.