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厌氧氨氧化(ANAMMOX)是一种全新的生物脱氮工艺,完全突破了传统生物脱氮局限。相比较传统脱氮工艺,厌氧氨氧化工艺具有不需外加碳源,节省50%的曝气量,污泥产量少等优点。如果厌氧氨氧化工艺能应用于低C/N比城市生活污水,对于降低污水厂能耗,减少碳排量,改善水环境等都有着重大的现实意义。现阶段,厌氧氨氧化工艺在城市生活污水的应用还面临着反应器启动时间长、脱氮效果受水力负荷及基质影响大等问题。本课题在水健康循环和污水再生全流程的理念下,采用厌氧生物滤柱为反应器,对厌氧氨氧化工艺的研究如下: 以污水再生全流程中前段A/O除磷工艺以及部分亚硝化工艺出水为试验进水,通过ANAMMOX菌的驯化筛选以及投加ANAMMOX菌的诱导,在115d成功“扩大启动”一个有效容积为185L的厌氧氨氧化生物滤柱。启动成功后,对与亚硝化工艺的耦合影响因素进行了研究表明:NO2--N/NH4+-N是影响厌氧氨氧化生物滤柱出水的关键因素。在NO2--N/NH4+-N为0.87~1.48时,厌氧氨氧化生物滤柱出水氮素可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准。在NO2--N/NH4+-N不成为其限制因素时,进水COD/TN=0.55~2.03,厌氧氨氧化生物滤柱可取得较好的总氮去除效果。 对厌氧氨氧化生物滤柱在常温变基质条件下的脱氮性能及功能菌(ANAMMOX)进行了研究。试验结果表明:厌氧氨氧化滤柱在常温高、低不同基质下都能够保持较高的脱氮效果,其中TN去除负荷最高达到2.99kgN/(m3·d),NH4+-N和NO2--N最高去除率分别达到99.4%和98.8%;滤柱下部的微生物种类更丰富,ANAMMOX菌在滤柱的中部和上部的比例更高,为Candidatus Kuenenia stuttgartiensis,其对温度和基质浓度都有着较宽的适应性。 对厌氧氨氧化生物滤柱在常温低基质,不同水力负荷下的脱氮性能进行了研究。试验结果表明:当水力负荷小于7.93m3/(m2·d),其脱氮效果并没有受到影响;在水力负荷为8.92m3/(m2·d)与短暂水力负荷(最大水力负荷为14.9m3/(m2·d))冲击联合影响下,其脱氮效果出现短暂降低后又得到恢复;当水力负荷大于9.91m3/(m2·d)将导致脱氮效果的持续恶化。由此可见,厌氧氨氧化生物滤柱对水力负荷的变化具有一定的耐受性。 通过对厌氧氨氧化生物滤柱的试验研究,得到了在常温低基质下快速扩大启动厌氧氨氧化生物滤池的方法及在不同基质和水力负荷下的相关运行参数,为厌氧氨氧化工艺在城市生活污水的应用和发展提供了基础数据和技术支持。