【摘 要】
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与传统的硝化反硝化工艺相比,部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺作为新型生物脱氮工艺具有低成本高效率的优势。但厌氧氨氧化菌只有在较高细胞浓度条件下才能表现出较强生物活性,同时厌氧氨氧化菌的生长缓慢和生物易流失的特点,造成了其在应用推广上具有一定的局限性。水凝胶包埋固定技术可以有效的截留微生物保存其生物量,并在微环境中形成具有一个相对高的细胞浓度,以此促进反应器的快速启动。但是目前,国内外对水凝胶包埋固定厌氧
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与传统的硝化反硝化工艺相比,部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺作为新型生物脱氮工艺具有低成本高效率的优势。但厌氧氨氧化菌只有在较高细胞浓度条件下才能表现出较强生物活性,同时厌氧氨氧化菌的生长缓慢和生物易流失的特点,造成了其在应用推广上具有一定的局限性。水凝胶包埋固定技术可以有效的截留微生物保存其生物量,并在微环境中形成具有一个相对高的细胞浓度,以此促进反应器的快速启动。但是目前,国内外对水凝胶包埋固定厌氧氨氧化菌的系统研究较少。因此,本文分析了 PVA-SA凝胶包埋材料的制备及其理化性能,探究了不同改性PVA-SA凝胶固定厌氧氨氧化菌及其脱氮性能,并研究了基于PVA-SA凝胶包埋技术的部分亚硝化-厌氧氨氧化一体化工艺的脱氮性能。具体内容如下:1.分析了 PVA-SA凝胶包埋材料的制备及其理化性能,探究了其交联机制,研究了其固定化方法对微生物活性的影响。结果表明,在25wt%聚乙烯醇（PVA）和3wt%海藻酸钠（SA）混合凝胶溶液作为包埋剂,按照包埋剂和污泥量以体积比1:1条件下,使用含有4wt%氯化钙的饱和硼酸溶液作为交联剂制备的凝胶珠具有最佳的理化性能（粒径、强度、弹性、溶胀性、溶出性和传质性能）。FTIR分析显示,PVA-SA凝胶珠结构具有良好的稳定性是由分子间存在物理交联与化学交联的双交联共同作用的结果。微生物活性实验表明,PVA-SA凝胶固定微生物的方法未对微生物活性产生明显影响。2.探究了不同改性PVA-SA凝胶固定厌氧氨氧化菌及其脱氮性能。研究结果表明,R3反应器使用Fe3O4改性PVA-SA凝胶固定Anammox菌,在生物量为0.3 g MLVSS/L的条件下,经历40天成功启动。运行结束时,CSTR反应器内总氮容积负荷高达为0.24 kgN/（m3.d）条件下,氨氮和亚硝态氮的去除率可以达到60～70%,总氮去除率达到60%。SEM结果表明,使用AC和Fe3O4改性PVA-SA凝胶珠具有更加致密结构。微生物结构分析显示,CandidatusKuenenia为R3反应器中凝胶珠内Anammox菌的主要菌属。3.研究了基于PVA-SA凝胶包埋技术的部分亚硝化-厌氧氨氧化一体化工艺脱氮性能。结果表明,通过间歇曝气的模式,在进水总氮容积负荷1.2kgN/（m3·d）条件下,在反应结束时其氨氮去除率达到100%,总氮去除率74.4%。微生物活性实验表明,凝胶珠中Anammox活性达到了 2.48 gN/（m3·h）,同时还表现出了 4.02 gN/（m3·h）的AOB活性。微生物群落分析表明,凝胶珠中的厌氧氨氧化和氨氧化菌的种属分别为CandidatusKuenenia和Nitrosomonas。
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