Anammox-EGSB反应器启动及回流比对脱氮性能影响研究

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厌氧氨氧化(Anammox)工艺因高效、绿色、经济等优势,在废水生物脱氮领域具有广阔的应用前景;但因该工艺的功能微生物厌氧氨氧化菌倍增时间长达10~14 d,进而导致厌氧氨氧化工艺启动时间较长,限制着其工程化应用。目前,大部分启动研究集中于直接利用厌氧氨氧化污泥作为接种污泥,但厌氧氨氧化污泥泥源普遍匮乏,价格高昂,作为工艺接种污泥并不实际,有必要探讨如何利用来源广泛的普通污泥启动厌氧氨氧化工艺。回流比是EGSB反应器的一个重要参数,探究回流比对厌氧氨氧化工艺脱氮性能的影响尤为重要。因此,本论文开展了以淀粉厂污水处理反应器中厌氧颗粒污泥作为启动源的Anammox-EGSB反应器快速启动研究,及分析了回流比对反应器脱氮性能的影响。取得了主要研究成果如下:(1)接种淀粉厂污水处理反应器厌氧颗粒污泥,通过反应器改造和工况控制件,采用“UASB向EGSB反应器转变”和“先提高基质浓度,后缩短水力停留时间”逐步提升氮负荷的启动策略进行厌氧氨氧化菌富集。经过86 d的运行调控,成功启动了厌氧氨氧化反应器,氮去除负荷NRR由0.02 kg N·m-3·d-1提升至0.52 kg N·m-3·d-1。(2)低氮负荷启动、接种污泥预处理和严控生长条件等方式缩短了菌体自溶期和活性停滞期时间;减少污泥流失和逐步提升氮负荷实现了厌氧氨氧化菌的稳步富集。(3)启动期微生物群落结构分析表明:随启动时间延长,古菌和细菌群落多样性降低,功能菌群作用突出;在门水平上,古菌优势菌门始终为广古菌门,而细菌优势菌门群落结构变化较大,启动成功后,细菌优势菌门为浮霉菌门。在属水平上,经过厌氧氨氧化环境洗淘作用,逐步形成了一个厌氧氨氧化菌为主,协同反硝化菌、硝化菌、产甲烷菌、异养菌等多种功能菌群耦合的小型微生物脱氮生态系统;启动源厌氧颗粒污泥中的古菌是加速厌氧氨氧化工艺启动的一个重要原因。(4)回流比调控实验表明:当Anammox-EGSB反应器由回流状态突然转化为无回流状态时,系统将出现脱氮性能失稳的现象;回流比为100%、200%时,脱氮性能会显著提高,回流比为200%状态的脱氮性能优于100%;当回流比为250%时,会出现污泥流失或者堵塞问题从而影响脱氮性能。本论文研究认为淀粉厂污水处理反应器厌氧颗粒污泥作为厌氧氨氧化反应器启动源具有快速启动的优势,给出了Anammox-EGSB反应器合适的回流比参数,为厌氧氨氧化反应器的快速启动和工程化应用提供了支撑。
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