苯酚對(duì)亞硝化的影響及ANAMMOX反應(yīng)器的啟動(dòng)研究.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)，也是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開氮肥，因此，我國(guó)以煤炭為主要原料的氮肥工業(yè)發(fā)展迅猛，但同時(shí)也對(duì)水體造成了嚴(yán)重的污染。作為一種經(jīng)濟(jì)合理、高效節(jié)能的高氨氮廢水脫氮技術(shù)，短程硝化一厭氧氨氧化聯(lián)合工藝具有廣闊、良好的發(fā)展前景。但是，要將該項(xiàng)脫氮技術(shù)應(yīng)用于煤化工高氨氮廢水的工業(yè)實(shí)踐，必須首先對(duì)應(yīng)用技術(shù)的細(xì)節(jié)進(jìn)行研究，從而為短程硝化—厭氧氨氧化聯(lián)合工藝處理煤化工高氨氮廢水的合理設(shè)計(jì)與穩(wěn)定運(yùn)行提供理論指導(dǎo)。 本研究首先啟動(dòng)

2、短程硝化反應(yīng)器，研究了其運(yùn)行特性，并且選用苯酚作為毒物研究了酚對(duì)亞硝化反應(yīng)的影響，然后利用亞硝化生物膜作為接種物實(shí)現(xiàn)了厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動(dòng)。主要研究結(jié)果如下： (1)在亞硝化反應(yīng)器中生物膜對(duì)NO2-—N具有很強(qiáng)的吸附能力，1.5L的填料表面吸附了947.30mg的NO2-—N。這主要是由于生物膜的表面具有高度的活性和巨大的截留吸附能力，廢水中的NH4+—N被亞硝化菌轉(zhuǎn)化為NO2-—N后便被吸附于其表面。 (2)在亞硝化

3、微生物的培養(yǎng)階段和連續(xù)式亞硝化反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行期間均發(fā)現(xiàn)出水中的TN濃度小于進(jìn)水中的TN濃度，即TN發(fā)生了損失。對(duì)TN損失的原因進(jìn)行分析，認(rèn)為在亞硝化反應(yīng)器中很可能發(fā)生了厭氧氨氧化和反硝化反應(yīng)。 (3)在研究苯酚對(duì)間歇運(yùn)行的亞硝化反應(yīng)器影響的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)苯酚濃度為30mg/L和60mg/L時(shí)，苯酚對(duì)亞硝化過程總體上表現(xiàn)為促進(jìn)作用，在此濃度時(shí)的亞硝化能力分別比0mg/L時(shí)提高28％和11％。當(dāng)苯酚濃度為120mg/L時(shí)，表現(xiàn)為抑制

4、亞硝化過程，此時(shí)亞硝化菌的活性為空白時(shí)的91％。當(dāng)苯酚濃度提高到240mg/L時(shí)，亞硝化菌的活性降低到空白時(shí)的76％。 (4)仔細(xì)觀察在不同濃度苯酚存在時(shí)氨氮隨時(shí)間的降解曲線，發(fā)現(xiàn)苯酚濃度為30、60、120和240mg/L時(shí)，氨氮在降解過程中都存在一個(gè)明顯的濃度突變點(diǎn)，分別發(fā)生在第7、5、7和6h。以濃度突變點(diǎn)為分界點(diǎn)，在不同濃度苯酚時(shí)的氨氮濃度隨時(shí)間變化曲線可以分為2段，因而可以擬合為2個(gè)方程。對(duì)不同濃度苯酚存在時(shí)亞硝化微生

5、物最大活性區(qū)間前段和后段的RA進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)后段的RA總是大于前段的。在苯酚濃度為30mg/L和60mg/L時(shí)，前段表現(xiàn)為抑制，RA分別為苯酚濃度為0mg/L時(shí)的94％和88％，后段卻表現(xiàn)為促進(jìn)，RA分別比苯酚濃度為0mg/L時(shí)提高了31％和9％；在苯酚濃度為120mg/L和240mg/L時(shí)，后段的抑制作用小于前段的，前段的RA分別為苯酚濃度為0mg/L時(shí)的69％和29％，后段的RA分別為苯酚濃度為0mg/L時(shí)的89％和76％。推測(cè)發(fā)生

6、此現(xiàn)象的原因，可能是在亞硝化過程前段由于苯酚濃度較高，所以對(duì)微生物產(chǎn)生了抑制作用；隨著苯酚的降解，其濃度逐漸降低，便表現(xiàn)為促進(jìn)或抑制減弱。出現(xiàn)的濃度突變點(diǎn)可能就是抑制與促進(jìn)或抑制突然減弱的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 (5)在研究苯酚對(duì)連續(xù)運(yùn)行的亞硝化反應(yīng)器影響的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)水苯酚濃度為30mg/L-120mg/L時(shí)對(duì)亞硝化微生物產(chǎn)生了刺激作用，從而促進(jìn)了亞硝化反應(yīng)的進(jìn)行；當(dāng)進(jìn)水苯酚濃度在240mg/L-960mg/L內(nèi)變化時(shí)，系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除

7、率隨著苯酚濃度的升高而下降，苯酚在這一濃度范圍內(nèi)，流化床亞硝化反應(yīng)器對(duì)氨氮的去除率均低于苯酚濃度為0mg/L時(shí)的去除率。可見，此濃度范圍的苯酚已對(duì)亞硝化反應(yīng)器產(chǎn)生嚴(yán)重影響，抑制了亞硝化微生物的活性。 (6)在連續(xù)式亞硝化反應(yīng)器中，當(dāng)進(jìn)水苯酚濃度為0-960mg/L時(shí)，TN損失率在0.55％-18.35％，總體趨勢(shì)是隨著進(jìn)水苯酚濃度的升高TN損失率隨之增加。對(duì)TN損失的原因進(jìn)行分析，是因?yàn)閬喯趸磻?yīng)器在發(fā)生亞硝化反應(yīng)的同時(shí)發(fā)生了反

8、硝化反應(yīng)，也即發(fā)生了同步亞硝化反硝化反應(yīng)。 (7)本實(shí)驗(yàn)在好氧條件下富集亞硝化細(xì)菌，培養(yǎng)高活性的亞硝化生物膜，再將其作為接種微生物，成功啟動(dòng)了ANAMMOX反應(yīng)器。這一結(jié)果證明亞硝化微生物確實(shí)可作為ANAMMOX反應(yīng)器的接種微生物。 (8)在第117-134d和第185-201dANAMMOX反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定，進(jìn)水NH4+—N和NO2-—N濃度均為195mg/L左右的情況下，反應(yīng)器出水濃度變化不大，此時(shí)亞硝氮與氨氮的平均去