基于ASBR反应器的厌氧氨氧化生物脱氮工艺研究

摘要

厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation，简称ANAMMOX)生物脱氮工艺具有节能、高效的显著优点，在废水生物脱氮领域中显示出广阔的开发和应用前景。但厌氧氨氧化菌生长缓慢，反应器启动时间长，且运行不稳定，这些因素限制了该工艺的实践应用。 为此，本文采用厌氧序批式反应器(Anaerobic sequencing batch reactor，简称ASBR)作为厌氧氨氧化反应器，分别以好氧硝化污泥和厌氧颗粒污泥为种泥，研究在ASBR反应器内培养厌氧氨氧化混培物的规律和特点，并对厌氧序批式反应器的操作条件和工艺参数进行优化实验。 以好氧硝化污泥和厌氧颗粒污泥为种泥，在不同的ASBR反应器进行厌氧氨氧化菌的培养驯化，两种污泥在培养后期都表现出厌氧氨氧化活性。接种好氧硝化污泥能大大缩短ASBR反应器厌氧氨氧化的启动进程，系统运行稳定。接种厌氧颗粒污泥启动周期长，但其厌氧氨氧化活性高于接种好氧硝化污泥培养出来的ANAMMOX混培物。 R1反应器接种好氧硝化污泥，总氮容积负荷(以N计)可达到0.432kg·m-3·d-1，去除率最高达到93.3％，平均为80.5％，NH4+-N和NO2--N的去除率最高分别达到93.9％和99.8％。但R2接种厌氧颗粒污泥的启动时间长达8个月以上，至实验结束时，R2反应器接种厌氧颗粒污泥，其总氮容积负荷(以N计)仅为0.075kg·m-3·d-1，NH4+-N和NO2--N平均去除率分别为39.2％和68.5％，说明R2还没有启动完毕。但从污泥的性状来看，相比R1反应器的污泥，R2反应器污泥的颜色红很多，R2污泥可能具有较高的羟氨氧化还原酶(Hydroxylamine oxidoreductase，简称HAO)活性，说明采用厌氧颗粒污泥培养出来的污泥可能具有更高的厌氧氨氧化活性。

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2厌氧氨氧化的发现及反应机理

1.3厌氧氨氧化菌的分布

1.4厌氧氨氧化反应器性能比较

1.5厌氧氨氧化工艺废水生物脱氮的应用研究

1.5.1 CANON工艺

1.5.2 SHARON-ANAMMOX工艺

1.5.3厌氧氨氧化工艺应用研究存在的问题与发展趋势

1.6研究目的与主要研究内容

1.6.1研究目的

1.6.2主要研究内容

第二章厌氧氨氧化污泥的培养和驯化研究

2.1材料与方法

2.1.1试验装置与流程

2.1.2接种污泥

2.1.3实验用水

2.1.4分析项目与测定方法

2.2结果与讨论

2.2.1 ASBR反应器接种硝化污泥培养厌氧氨氧化污泥的研究

2.2.2 ASBR反应器接种厌氧颗粒污泥培养厌氧氨氧化污泥的研究

2.3本章小结

第三章ASBR反应器厌氧氨氧化生物脱氮性能影响因素的研究

3.1材料和方法

3.1.1试验装置与流程

3.1.2实验污泥和实验用水

3.1.3分析项目和测定方法

3.2结果与讨论

3.2.1基质浓度的影响

3.2.2 HRT的影响

3.2.3温度的影响

3.2.4 pH值的影响

3.2.5有机物的影响

3.3本章小结

第四章有机环境下厌氧氨氧化批式试验研究

4.1材料与方法

4.1.1实验材料

4.1.2实验方法

4.1.3分析项目与测定方法

4.2结果与讨论

4.2.1适宜COD/NH4+-N比的确定

4.2.2有机环境下适宜pH值的确定

4.2.3有机环境下亚硝酸盐氮浓度的影响

4.3本章小结

结论与展望

参考文献

图表索引

攻读硕士学位期间发表的与学位论文相关的学术论文

致谢