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长期以来,氮素污染一直是水污染防治的重点,其中生物法脱氮被认为是一种处理效果好,运行成本低的方法。作为一种新型生物脱氮技术的厌氧氨氧化(anammox)工艺自被发现以来就受到了环境领域和微生物领域的广泛关注。相比于传统的生物脱氮工艺,厌氧氨氧化具有无需添加有机碳源、不需曝气以及污泥产量低等显著优势。然而,在活性污泥中只有当富集到足够量的厌氧氨氧化菌时,整个体系才会表现出较高的脱氮性能。目前研究表明,厌氧氨氧化菌生长速率十分缓慢,并且对环境条件要求严苛,这严重限制了该工艺的实际应用。本研究旨在培养厌氧氨氧化菌的过程中添加外源性生长物质以促进厌氧氨氧化菌的生长,进而缩短厌氧氨氧化工艺启动时间或提高厌氧氨氧化系统脱氮性能。具体研究内容如下:
(1)首先采用超声浸渍法对颗粒活性炭(GAC)进行改性制备了铁改性活性炭(FeGAC),并且对GAC和FeGAC进行了表征。然后在升流式厌氧污泥床(UASB)反应器中,以普通活性污泥与厌氧氨氧化颗粒污泥混合物为接种污泥,GAC和FeGAC为生物载体探究了两种材料对厌氧氨氧化工艺启动的影响。结果表明,反应器中分别添加GAC和FeGAC均可以有效缩短厌氧氨氧化系统的启动时间,其中对照组反应器启动用时108天,添加GAC反应器用时94天,添加FeGAC反应器用时83天。另外,添加FeGAC反应器中的污泥在EPS含量、血红素c浓度与厌氧氨氧化菌的功能基因数量上分别比对照组高了17.5%、11.2%和14.3%。实验结束时,Candidatus Kuenenia成为各反应器中的优势菌种,在对照组、GAC组和FeGAC组反应器中的相对丰度由最初接种污泥时的0.07%分别增长至9.30%、11.71%和20.45%。添加FeGAC反应器的较快启动可能是由于FeGAC材料一方面为微生物生长提供了合适的场所,另一方面也为厌氧氨氧化菌繁殖提供了必要的微量元素。
(2)在厌氧序批式反应器(ASBR)反应器中,以成熟厌氧氨氧化污泥为接种污泥,分别探究了吲哚丁酸钾、叶酸及钼酸钠对厌氧氨氧化系统脱氮性能的影响。结果表明,吲哚丁酸钾、叶酸和钼酸钠作为外源添加剂对厌氧氨氧化系统的脱氮性能均未表现出明显的积极作用。并且,在各组实验中当吲哚丁酸钾浓度高于12.0mg/L,叶酸浓度高于8.0mg/L,钼酸钠浓度高于40.0mg/L时,厌氧氨氧化系统的脱氮性能受到了明显的抑制作用,并且各添加剂浓度越高,抑制效果越显著。
(1)首先采用超声浸渍法对颗粒活性炭(GAC)进行改性制备了铁改性活性炭(FeGAC),并且对GAC和FeGAC进行了表征。然后在升流式厌氧污泥床(UASB)反应器中,以普通活性污泥与厌氧氨氧化颗粒污泥混合物为接种污泥,GAC和FeGAC为生物载体探究了两种材料对厌氧氨氧化工艺启动的影响。结果表明,反应器中分别添加GAC和FeGAC均可以有效缩短厌氧氨氧化系统的启动时间,其中对照组反应器启动用时108天,添加GAC反应器用时94天,添加FeGAC反应器用时83天。另外,添加FeGAC反应器中的污泥在EPS含量、血红素c浓度与厌氧氨氧化菌的功能基因数量上分别比对照组高了17.5%、11.2%和14.3%。实验结束时,Candidatus Kuenenia成为各反应器中的优势菌种,在对照组、GAC组和FeGAC组反应器中的相对丰度由最初接种污泥时的0.07%分别增长至9.30%、11.71%和20.45%。添加FeGAC反应器的较快启动可能是由于FeGAC材料一方面为微生物生长提供了合适的场所,另一方面也为厌氧氨氧化菌繁殖提供了必要的微量元素。
(2)在厌氧序批式反应器(ASBR)反应器中,以成熟厌氧氨氧化污泥为接种污泥,分别探究了吲哚丁酸钾、叶酸及钼酸钠对厌氧氨氧化系统脱氮性能的影响。结果表明,吲哚丁酸钾、叶酸和钼酸钠作为外源添加剂对厌氧氨氧化系统的脱氮性能均未表现出明显的积极作用。并且,在各组实验中当吲哚丁酸钾浓度高于12.0mg/L,叶酸浓度高于8.0mg/L,钼酸钠浓度高于40.0mg/L时,厌氧氨氧化系统的脱氮性能受到了明显的抑制作用,并且各添加剂浓度越高,抑制效果越显著。