ABR厌氧氨氧化反硝化协同脱氮除碳研究

来源：环保节能网

时间：2017-10-19 15:03:48

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ABR厌氧氨氧化反硝化协同脱氮除碳研究北极星环保网讯:为明确厌氧氨氧化和反硝化协同脱氮除碳过程，采用ABR反应器控制进水氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度分别为75mg/L、110mg/L，

北极星环保网讯:为明确厌氧氨氧化和反硝化协同脱氮除碳过程，采用ABR反应器控制进水氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度分别为75mg/L、110mg/L，研究在不同进水COD浓度下脱氮除碳效果。结果表明，在ABR反应器的不同隔室脱氮除碳途径存在差异，低浓度COD(质量浓度<120mg/L)为Anammox菌和反硝化菌之间良好的协同作用提供了保障从而实现稳定高效脱氮除碳，TN和COD去除率分别在98%和79%以上，但在高进水COD(质量浓度>120mg/L)条件下，异养反硝化作用增强使得COD去除率可达到92%，Anammox受到限制致使总氮去除率降至70%。

厌氧氨氧化

厌氧氨氧化(anammox)是指在厌氧或缺氧条件下，Anammox菌以NH+4-N为电子供体，NO-2-N为电子受体，将NH+4-N和NO-2-N转化成2的生物过程，整个过程无需有机碳源，实现全程自养脱氮[1-2]。然而Anammox菌繁殖速度慢，倍增时间长(达11d)[3-4]，实际废水中有机物存在易导致异养反硝化菌与Anammox菌竞争底物，间接抑制Anammox菌生长[5-6]。

有报道称，有机物存在情况下，Anam-mox菌能够与反硝化菌存在于同一环境中，反硝化菌消耗有机物缓解了有机物对Anammox菌的抑制[7-9]，同时Anammox反应生成的NO-3-N为反硝化菌补充了反应底物[10]，两者形成较好的共存系统，但共存体系较为薄弱，易受到外界因素的干扰。

Anammox菌与反硝化菌生长条件存在差异，在同一生化环境下难以同步高效生长，因此能否在反应器不同区域形成两类菌的优势环境，为不同功能菌的生长提供合适的生长条件，将对共存体系产生积极影响。本研究采用具有相分离功能的厌氧折流板反应器(ABR)，尝试在ABR不同隔室内形成不同的微生物种群，降低有机物对厌氧氨氧化菌的抑制，并提供Anammox菌与反硝化菌共同生存的优势体系。

1材料与方法

1.1研究装置

本研究采用ABR反应器，如图1所示。反应器分为5个隔室，各隔室之间体积相同，总有效容积为6.36L。每个隔室上部设有集气橡胶导管，导管另一侧液封，保证ABR反应器的厌氧环境。为了使ABR反应器各隔室保持良好微生物的截留效应，反应器下向流与上向流之间设置宽度比为1∶4，降低上向流流速，并设置折流板倒角为45°。

整个ABR反应器外围用黑色塑料薄膜包裹以遮光，防止藻类生长，维持厌氧环境。ABR反应器置于恒温水浴缸中，温度控制在30～35℃。

脱氮除碳

图1研究装置示意

1.2接种污泥

实际废水中均存在一定浓度的有机物，有机物存在会对anammox菌产生不利影响，如果在ABR反应器中通过相分离降低厌氧氨氧化过程的有机碳源胁迫，是实现厌氧氨氧化和反硝化协同的首要因素。

拟控制进水COD、NH+4-N和NO-2-N的浓度比例，在ABR反应器前端隔室主要形成“亚硝酸盐型反硝化”过程，去除对anammox过程不利的大量有机碳源，中间“厌氧氨氧化”为主，同步去除NH+4-N和NO-2-N，后端拟形成“硝酸盐型反硝化”为主，采用剩余的有机物去除anammox生成的NO-3-N，依次构建“亚硝酸盐型反硝化—厌氧氨氧化—硝酸盐型反硝化”的阶梯式反应体系。

为了在ABR反应器不同隔室实现不同微生物种群，在ABR反应器不同隔室接种不同污泥:①第1隔室(A区)，接种某工业废水UASB反应器厌氧颗粒污泥和某城市生活污水处理厂缺氧池污泥，体积比1∶1;②第2、3、4隔室(B区)，接种实验室已培养的成熟anammox颗粒污泥;③第5隔室(C区)，接种污泥与第1隔室一致。各隔室保持污泥量一致，控制MLSS质量浓度为8.9±2.7g/L，MLVSS质量浓度为8.3±3.1g/L。

1.3反应器运行条件

实验过程采用模拟废水，控制进水NH+4-N和NO-2-N约75mg/L和110mg/L，并相应加入所需各种营养物[11]。反应器接种污泥稳定运行后，通过控制不同的进水COD浓度，整个实验过程分为5个阶段，各阶段COD质量浓度分别为40，60，80，120，180mg/L，研究不同有机物浓度下ABR反应器的脱氮除碳效果，具体运行工况见表1。整个实验过程为79d，控制反应器HRT为20h。

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