基于CANON工藝的新型HABR反應(yīng)器生物脫氮性能研究及生物多樣性的分析.pdf

1、全程自養(yǎng)脫氮(CANON)工藝是包括了亞硝化與Anammox這兩個(gè)反應(yīng)過程的一種新型脫氮工藝，相比于傳統(tǒng)廢水生物脫氮工藝，其成功解決了工藝運(yùn)行時(shí)曝氣量大、需要額外投加有機(jī)碳源、運(yùn)行費(fèi)用高以及二次污染等問題。然而在目前的研究中，發(fā)現(xiàn)該工藝仍存在啟動(dòng)時(shí)間長、長期穩(wěn)定運(yùn)行困難、局限于高氨氮污水處理等問題。為了深化研究CANON工藝應(yīng)用于生活污水處理的可行性，本文首次采用新型復(fù)合式折流板反應(yīng)器(HABR)啟動(dòng)CANON工藝，從反應(yīng)器的快速啟動(dòng)、

2、長期穩(wěn)定運(yùn)行、脫氮規(guī)律，反應(yīng)器內(nèi)微生物活性、形態(tài)特征以及種群結(jié)構(gòu)等方面開展了研究。
　　新型HABR反應(yīng)器是在厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新型反應(yīng)器，即在ABR反應(yīng)器內(nèi)添加了醛化絲纖維作為填料。因此，新型HABR反應(yīng)器不僅具有ABR反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)—污泥產(chǎn)率低、無需機(jī)械攪拌、運(yùn)行費(fèi)用低等，還具有膜反應(yīng)器生物停留時(shí)間長的優(yōu)點(diǎn)。本課題以新型HABR反應(yīng)器為實(shí)驗(yàn)裝置，研究過程總體可以分為以下三個(gè)階段:
　　第一階段為C

3、ANON工藝的快速啟動(dòng)階段。通過接種普通活性污泥，在溫度(30±2)℃、pH值(7.7±0.2)的條件下通過逐步縮短HRT啟動(dòng)反應(yīng)器，并考察反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行情況，以及對(duì)NH4+-N濃度對(duì)CANON工藝脫氮效能進(jìn)行研究。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)經(jīng)過89d的連續(xù)運(yùn)行，新型HABR反應(yīng)器成功實(shí)現(xiàn)了CANON工藝的快速啟動(dòng)，并能持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行至187d。穩(wěn)定運(yùn)行階段，反應(yīng)器出水NH4+-N和TN濃度分別在2mg/L和10mg/L以下，

4、去除率分別達(dá)到96％和83％以上，NRR達(dá)到0.15kg/(m3·d)，證明了新型HABR是一種高效、穩(wěn)定的脫氮反應(yīng)器。
　　(2)穩(wěn)定運(yùn)行階段，以反應(yīng)器中第一個(gè)單元格的脫氮性能最好，NH4+-N與TN濃度在反應(yīng)器沿程逐漸降低，沿程中pH值的波動(dòng)變化與DO密切相關(guān)，電導(dǎo)率、MLSS的變化與NH4+-N濃度的變化具有正相關(guān)性。
　　(3)通過改變進(jìn)水NH4+-N濃度，說明新型HABR在處理波動(dòng)范圍為20～85mg/L的生活污水

5、時(shí)，均具有良好的脫氮性能。
　　第二階段主要研究了CANON反應(yīng)器內(nèi)功能微生物的活性及特性。主要得到以下結(jié)論:
　　(1)反應(yīng)器啟動(dòng)成功后，各單元格間污泥形成不同顏色，在前三個(gè)單元格中，污泥呈現(xiàn)出土黃色，而后三個(gè)單元格中污泥則是棕褐色。
　　(2)反應(yīng)器CANON反應(yīng)速率、Anammox反應(yīng)速率的測定結(jié)果表明，第一個(gè)單元格中AOB和AnAOB的活性最高。
　　(3) SEM結(jié)果表明，AOB和AnAOB應(yīng)當(dāng)同時(shí)存在

6、于反應(yīng)器之中，且為優(yōu)勢菌種。
　　(4) FISH結(jié)果表明，AOB和AnAOB這兩種微生物同時(shí)存在于反應(yīng)器中，且具由AnAOB生長在生物膜內(nèi)側(cè)、AOB生長于生物膜外側(cè)的空間分布結(jié)構(gòu)。
　　第三階段，通過PCR和高通量分子生物技術(shù)對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行階段的CANON反應(yīng)器沿程各單元格內(nèi)生物膜進(jìn)行分析，主要得到以下結(jié)論:
　　(1)對(duì)CANON反應(yīng)器沿程各單元格的生物膜DNA樣品進(jìn)行PCR擴(kuò)增，其凝膠電泳結(jié)果均有清晰條帶產(chǎn)生，進(jìn)一步

7、驗(yàn)證了各樣品中均存在AOB和AnAOB。
　　(2)通過高通量測序分析表明，反應(yīng)器內(nèi)微生物多樣性極高，第一個(gè)單元格獲得的微生物種類最多。
　　(3) Proteobacteria做為最優(yōu)勢菌群存在于各樣品中。檢測到了2個(gè)菌屬的AOB細(xì)菌Nitrosococcus（亞硝化球菌屬）和Nitrosopumilus（亞硝化侏儒菌屬），2個(gè)屬的AnAOB屬:Candidatus Brocadia和Candidatus Jettenia