ASBR反应器厌氧氨氧化的工艺特性与控制策略研究

摘要

采用ASBR厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器，考察了反应器启动特性，并且从基质控制和环境控制两方面分析了ANAMMOX工艺过程控制策略。启动优越性表现为:17d结束了菌体自溶，出现了ANAMMOX现象;第51d由物料衡算知AAOB的产量超过反硝化菌;经100多天的培养，获得了砖红色小颗粒状污泥。由基质控制分析知:要实现稳定运行，需控制进水NO2--N浓度低于240 mg/L，否则会受到亚硝酸盐的抑制。由环境控制分析知:△pH与进水流量Q的乘积(△pH.Q)同氨氮去除负荷之间存在良好的线性关系，pH值可以用作反应器运行状况的指示性参数。同时发现，稳定阶段周期内的ORP与pH具有良好线性关系，ORP可以表述氨氮去除速率的变化趋势，根据ORP曲线的“转折点”得到了ANAMMOX反应脱氮延迟时间。
　　研究了ASBR厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器稳定条件下周期内的基质动力学特性以及过程抑制动力学特性，并得到适合描述上述特性的动力学模型。其中，稳态下周期内基质去除模型是首次被调查研究，研究发现:修正的Logistic模型和修正的Boltzmann模型相比Grau二级基质去除模型和修正的Gompertz模型而言，更适合描述稳态下周期内基质去除特性，并且通过模型得到了周期内任意t时刻下的出水总氮和总氮去除率预测公式。运用Haldane模型和Aiba模型建立了出水FA浓度与总氮去除负荷(TN RR)以及出水NO2--N浓度与总氮去除负荷(TN RR)之间的关系，结果表明:Haldane模型更适合用来描述基质抑制动力学特性，模型预测得到的出水FA和出水NO2--N抑制浓度分别为72.36mg/L和140.60mg/L。上述动力学模型的应用和动力学参数的获得可能会有助于ASBR反应器的优化设计和过程控制。
　　研究了中低温下ASBR厌氧氨氧化反应器的运行特性和控制策略。研究发现:当温度大于18℃，升温对氮去除速率的促进作用相对较小，当处于季节性常温时，可以综合考虑经济成本和氮去除效果，维持温度在18℃;当温度长时间低于18℃时，反应器脱氮性能恶化，建议采用保温措施，维持系统温度至18℃，以维持系统稳定性。上述结果，将有助于拓展ANAMMOX工艺在较冷环境中的实践使用。