溫度、鹽度對(duì)內(nèi)回流Pn-ANAMMOX反應(yīng)器的運(yùn)行影響及調(diào)控.pdf

1、部分亞硝化-厭氧氨氧化工藝(PN-Anammox)是一種新型生物脫氮工藝，厭氧氨氧化（ANAMMOX）是一種新型的脫氮技術(shù)，具有經(jīng)濟(jì)高效、環(huán)境友好、脫氮潛力較高等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)目前的文獻(xiàn)報(bào)道，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮效能達(dá)到76.5 kg·m-3·d-1以上?；趨捬醢毖趸腜N-ANAMMOX為代表的生物自養(yǎng)脫氮聯(lián)合工藝受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比，PN-ANAMMOX工藝具有容積負(fù)荷高、能源消耗少、污泥產(chǎn)量

2、低等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前生物脫氮領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
　　PN-ANAMMOX工藝反應(yīng)條件苛刻，為了使兩者功能菌發(fā)揮其最大效能，需要將常溫廢水加熱至35℃左右，這部分的能耗不亞于傳統(tǒng)生物脫氮工藝。為了發(fā)揮PN-ANAMMOX聯(lián)合工藝的優(yōu)勢(shì)，對(duì)PN-ANAMMOX工藝的控溫優(yōu)化就顯得尤為重要。實(shí)際廢水中會(huì)含有一定的鹽度，適量的鹽具有加快酶促反應(yīng)，維持膜平衡和調(diào)解滲透壓的重要作用，但高濃度的鹽類(lèi)物質(zhì)會(huì)引起廢水滲透壓升高，過(guò)高的滲透壓會(huì)降低微生物活

3、性，甚至導(dǎo)致微生物死亡，因此需研究該工藝的最適鹽度。
　　本研究的主要目的是開(kāi)展系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)PN-ANAMMOX工藝反應(yīng)的適宜運(yùn)行的溫度、鹽度的優(yōu)化，來(lái)提高脫氮效率。通過(guò)對(duì)PN-ANAMMOX反應(yīng)器在常溫下逐步降溫的條件下氮素轉(zhuǎn)化效率的測(cè)定，確定各區(qū)域?qū)囟鹊哪褪軛l件，明確溫度變化首先對(duì)哪個(gè)區(qū)的氮素轉(zhuǎn)化效能產(chǎn)生影響，先受到影響的區(qū)域的氮素轉(zhuǎn)化效能的下降幅度的大小，從而確定溫度重點(diǎn)影響哪個(gè)區(qū)域，找到PN-ANAMMOX工藝

4、最經(jīng)濟(jì)的溫度從而確定低溫下調(diào)控措施。通過(guò)對(duì)PN-ANAMMOX反應(yīng)器在不同鹽度下氮素轉(zhuǎn)化效率的測(cè)定，明確鹽度對(duì)各區(qū)域脫氮效能的影響，確定各區(qū)域?qū)}度的耐受條件，得出在鹽度沖擊過(guò)程中的調(diào)控措施。
　　采用具有回流的部分亞硝化和厭氧氨氧化串聯(lián)工藝，利用季節(jié)更替時(shí)溫度的變化，研究了逐步降溫對(duì)各區(qū)域脫氮能力的影響。結(jié)果表明，當(dāng)溫度降低到25℃時(shí)，聯(lián)合工藝的整體脫氮速率下降幅度較大，由1 kg·m3·d-1下降到0.5 kg·m3·d-1;

5、厭氧區(qū)脫氮速率開(kāi)始明顯下降，由18 kg·m-3·d-1下降到9kg·m-3·d-1。當(dāng)溫度降低到20℃時(shí)，亞硝化區(qū)的氮轉(zhuǎn)化速率開(kāi)始明顯下降，由0.9 kg·m3·d-1下降到0.2kg·m-3·d-1，此時(shí)聯(lián)合工藝的脫氮速率下降幅度并沒(méi)有那么明顯。此時(shí)，出水NO3--N的濃度迅速增大，表明AOB的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)被打破，NOB開(kāi)始大量增長(zhǎng)。運(yùn)用Arrhenius公式對(duì)聯(lián)合工藝整體脫氮速率及各個(gè)區(qū)域脫氮速率與溫度的關(guān)系進(jìn)行非線性擬合，厭氧區(qū)脫氮

6、速率的溫度特征系數(shù)比亞硝化區(qū)氮轉(zhuǎn)化速率的溫度特征系數(shù)大，表明溫度對(duì)厭氧氨氧化的效能影響更大，整個(gè)聯(lián)合工藝的脫氮效能與厭氧區(qū)的脫氮效能更相近，聯(lián)合工藝的脫氮速率由厭氧氨氧化過(guò)程限制。
　　采用人工配水，進(jìn)行鹽度對(duì)PN-Anammox聯(lián)合工藝的脫氮速率的實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明5 g.L-1的鹽度對(duì)PN-Anammox聯(lián)合工藝的整體脫氮速率、亞硝化區(qū)的氮轉(zhuǎn)化速率以及厭氧區(qū)脫氮速率都有促進(jìn)作用。10 g.L-1的鹽度對(duì)ANAMMOX的脫氮

7、速率已經(jīng)有抑制作用，10 g.L-1的鹽度對(duì)PN-ANAMMOX工藝以及亞硝化部分依然有促進(jìn)作用。到20 g.L-1的鹽度對(duì)PN-ANAMMOX工藝亞硝區(qū)的氮轉(zhuǎn)化速率也開(kāi)始有抑制作用。25 g.L-1的鹽度對(duì)PN-Anammox工藝聯(lián)合工藝的整體脫氮速率有很強(qiáng)的抑制，低于未加鹽度時(shí)聯(lián)合工藝脫氮速率的一半。在鹽度為20 g.L-1時(shí)初始曝氣量是340 L.h-1，亞硝化區(qū)好氧氮轉(zhuǎn)化速率是0.7 kg·m3·d-1，曝氣量逐漸提升至500L

8、.h-1，亞硝化區(qū)好氧氮轉(zhuǎn)化速率升高到0.9 kg·m3·d-1。繼續(xù)提升曝氣量，亞硝化區(qū)好氧氮轉(zhuǎn)化速率不再提升。在鹽度高達(dá)25 g.L-1時(shí)，增大曝氣量也無(wú)法提高反應(yīng)速率。
　　做完鹽度對(duì)PN-Anammox工藝的影響實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行恢復(fù)實(shí)驗(yàn)。沒(méi)有加入鹽度時(shí)亞硝化區(qū)的好氧氮轉(zhuǎn)化速率是0.8 kg·m-3·d-1，剛啟動(dòng)時(shí)亞硝化區(qū)的好氧氮轉(zhuǎn)化速率是0.2 kg·m3·d-1，反應(yīng)器運(yùn)行11天，亞硝化過(guò)程恢復(fù)的較好，好氧氮轉(zhuǎn)化速率升高到0