外加碳源对硫代硫酸盐驱动的自养反硝化耦合厌氧氨氧化体系的影响及机理研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:PhilippsWang
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硫自养反硝化及厌氧氨氧化技术是高效且经济的新型废水脱氮技术。将硫代硫酸盐驱动的自养反硝化和厌氧氨氧化体系(SDDA)耦合克服了厌氧氨氧化过程中亚硝酸盐供应不足和硝酸盐积累的问题,该耦合体系为完全自养过程,不需要额外添加碳源。然而,在实际含氮废水中常含有一些复杂的有机质,会对自养生物脱氮性能产生影响,因此探究有机物对这种新型自养型脱氮技术的影响对实际工程应用具有重要意义。本文成功构建了SDDA耦合体系,并考察了不同浓度COD对SDDA体系中脱氮性能及微生物群落结构的影响,并探究了该耦合体系的污染物转化机理。上流式厌氧污泥悬浮填料填充床作为反应器富集厌氧氨氧化菌(An AOB),经过180天的驯化成功启动厌氧氨氧化反应器,总氮去除负荷达到0.39 kg-N/m~3·d。随着反应器的运行,ΔNO2--N/ΔNH4+-N和ΔNO3--N/ΔNH4+-N的比值逐渐趋于稳定,分别达到1.28和0.23,污泥表观性状由黑色絮体状逐渐转变为不规则的红色颗粒状。反应器中微生物群落相对丰度和多样性降低,An AOB所属的浮霉菌门由0.42%增加至22.45%。批次实验表明,An AOB最适生长温度为35℃左右,最佳p H值范围为7.5-8.0。溶液中p H的变化导致游离氨(FA),游离亚硝酸(FNA)浓度改变进而对厌氧氨氧化反应活性产生影响。以活性污泥和厌氧氨氧化污泥作为接种污泥构建了SDDA工艺,探究了有机质对其脱氮性能的影响。反应器的长期试验表明,低浓度的有机碳(COD<140 mg/L)能够促进SDDA体系中总氮的去除,最佳的总氮去除率高达92.8%。即使在外加碳源的SDDA系统中,厌氧氨氧化对脱氮贡献率仍占有最大比例32.7%-64.6%。有机物不仅能够促进异养反硝化进行脱氮,还可以通过硫酸盐还原菌作用将硫代硫酸盐/硫还原为硫化物,产生的硫化物与低溶解性的单质硫发生化学反应形成更容易被生物利用的多硫化物,进而促进了硫自养反硝化过程中亚硝酸盐产生,为An AOB提供了充足的底物从而提高了厌氧氨氧化活性。外加适量的碳源有利于SDDA中微生物群落丰富度和多样性的发展,且系统中硫酸盐还原菌、硫氧化菌、异养反硝化菌和厌氧氨氧化菌等微生物之间的活性能够保持平衡。
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