COD/NH4+-N及温度对厌氧氨氧化与反硝化耦合脱氮除碳的影响

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采用厌氧序批式生物反应器(ASBR),以模拟配水的方式研究了COD/NH4+-N值对厌氧氨氧化与反硝化耦合反应的影响。结果表明:在COD为300 mg/L左右,NO2--N为145 mg/L左右时,COD/NH4+-N值是影响厌氧氨氧化与反硝化耦合反应脱氮贡献率及NH4+-N去除率的主要因素,但不会对NO2--N去除率产生影响。当COD/NH4+-N值在13.25时,厌氧氨氧化对耦合反应的脱氮贡献率基本稳定在73.03%;当COD/NH4+-N值在3.75时,厌氧氨氧化对耦合反应脱氮的贡献率开始由71.76%下降至约55%;当COD/NH4+-N值在4.255.25时,厌氧氨氧化与反硝化的脱氮贡献率基本相等;当COD/NH4+-N值在6.512.5时,反硝化的脱氮贡献率随着COD/NH4+-N值的增大由51.69%增大到79.62%。厌氧氨氧化与反硝化耦合反应器中颗粒污泥有3种存在形式:一种是厌氧氨氧化颗粒污泥,一种是反硝化颗粒污泥,还有一种是厌氧氨氧化菌外面包裹着反硝化菌的颗粒污泥。随反应器的运行,活性污泥的颗粒化程度不断增强,颗粒污泥的粒径主要分布在0.61.5 mm范围内,污泥浓度(MLSS)由11.2 g/L增加至19.4 g/L,污泥沉降比(SV%)由19.5%升高至24.1%,污泥体积指数(SVI)由17.4 mL/g下降至12.4 mL/g,污泥沉降性能良好。通过改变反应器水浴温度,研究了温度对厌氧氨氧化与反硝化耦合反应的短期影响。结果表明:耦合反应的活化能要小于单纯厌氧氨氧化反应的活化能,厌氧氨氧化与反硝化耦合反应可在一定程度上缓解低温对单纯厌氧氨氧化反应造成的消极影响,温度降低对厌氧氨氧化反应的影响大于对反硝化反应的影响。温度与耦合反应最大比反应速率的关系符合Arrhenius方程,在2535℃时,耦合反应活化能为49.56 kJ/mol,小于厌氧氨氧化反应的活化能66.18 kJ/mol,且厌氧氨氧化反应为主导反应,对脱氮的贡献率约为61.29%。925℃时耦合反应的活化能为74.91 kJ/mol,小于此温度梯度下厌氧氨氧化的活化能106.40 kJ/mol,反硝化反应对脱氮的贡献率随温度的降低逐渐升高,在9℃时,反硝化反应成为主导反应,对脱氮的贡献率约为75.10%。温度低于25℃时,反应器的容积氮去除速率(NRR)会受温度的影响。
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