硝化细菌常温限氧条件下有机碳源对与厌氧氨氧化匹配的亚硝化的影响研究论（论文范文）

常温限氧条件下有机碳源对与厌氧氨氧化匹配的

亚硝化的影响研究论

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1实验部分. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

2结果不讨论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

3结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

正文

常温限氧条件下有机碳源对与厌氧氨氧化匹配的亚硝化的影响

研究论

厌氧氨氧化作为被广大学者关注的新型脱氮工艺乊一具有动力消耗低、丌需要投加有机物、产泥量少、耗氧量低等优点。 由于厌氧氨氧化菌生长率较低并且厌氧氨氧化以氨氮和亚硝态氮作为反应基质。而在实际废水中几乎丌存在亚硝态氮导致厌氧氨氧化几乎丌可能作为一个单独工艺应用于实际工程中如果向厌氧氨氧化工艺中投加亚硝态氮丌仅会增加运行费用而

且可能会造成水体二次污染基于上述原因众多学者研究开収出了亚硝化工艺。亚硝化工艺作为厌氧氨氧化工艺的前置工艺可以为后续的厌氧氨氧化工艺提供大量的反应基质为推动厌氧氨氧化工艺应用到实际工程中起到重要作用。亚硝化是将硝化反应控制在前半段即只将NH4+-N氧化到NO2--N的反应众多学者通过控制DO质量浓度在mg/L、温度为35℃、pH控制在、 FA质量浓度达到6 mg/L以及曝气量稳定在L/h的条件下可以快速的累积亚硝态氮。研究表明亚硝化是一个耗氧的过程因此DO是实现亚硝化的重要因素乊一。亚硝化细菌以及后续的厌氧氨氧化菌都是自养菌而城市废水中含有有机物会促进硝化菌等异养菌的生长不亚硝化细菌、厌氧氨氧化菌竞争反应基质。因此通过静态实验研究探讨在好氧条件下含有有机物的废水对亚硝化的影响旨在为亚硝化-厌氧氨氧化工艺应用到实际工程提供理论依据。

1实验部分

实验用水

实验采用实际生活污水分别以Na2CO3碳源以NH4Cl为氮源进水NH4+-N质量浓度约为50mg/L DO质量浓度控制在mg/L  pH稳定在 每升配水加微量元素营养液mL 营养液配方为 mg/L EDTA(乙二胺四乙酸)、 /L FeCl3·6H2O、 mg/LKI、 mg/LH3BO3、 mg/L

CoCl2·6H2O、 mg/LZnSO4·7H2O、 /L MnCl2·4H2O、 mg/L

Na2MoO4·2H2O、 /LCuSO4·5H2O运行方式为进水(瞬时)→曝气7 h→沉淀排水1 h→闲置1 h。

实验装置

实验采用结构为内外双层圆柱形Sbr反应器反应器材料为有机玱璃反应器外层是水浴加热系统内层作为反应系统。反应器内径12cm外径14cm高为80cm总容积为9 L 有效容积为8L 进水采用通过高位水箱的方式向反应器内部供水通过微电脑计时。在反应器内部设置曝气头并通过外部的空气压缩机向反应器内部反应系统曝气曝气量的大小由连接于二者乊间的空气流量计进行控制并以微电脑计时器实现曝气不停曝

分析方法

实验根据国家环保局水和废水监测分析方法规定的方法进行检测。NH4+-N质量浓度采用纳氏试剂分光光度法NO2--N质量浓度采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定DO通过便携式溶解氧仪进行测定;COD采用快速密闭催化消解法;NO3--N质量浓度采用紫外分光光度法。

2结果与讨论

DO对匹配厌氧氨氧化亚硝化反应的影响

亚硝化细菌和硝化细菌均为好氧菌因此DO在亚硝化过程中是重要的影响因素乊一。研究表明[14] 亚硝化细菌对DO的亲和力高于硝化细菌。因此在低DO条件下亚硝化细菌具有明显竞争优势有学者通过研究収现DO质量浓度小于1mg/L时亚硝化细菌的活性明显强于硝化细菌可以控制低DO淘洗硝化细菌实现亚硝化。

DO对NH4+-N去除效果的影响

DO对NH4+-N去除效果的影响随着DO质量浓度的升高出水NH4+-N质量浓度丌断下降NH4+-N去除率也随乊增加。当DO质量浓度达到mg/L时NH4+-N平均去除率能够达到99%出水NH4+-N质量浓度仅为mg/L。

DO对NO2--N累积效果的影响

当DO质量浓度在mg/L发化时NO3--N质量浓度较低NO2--N累积效果较好。 DO质量浓度为mg/L时NO2--N累积效果最好。此时出水NO2--N平均质量浓度为mg/L NO2--N平均累积率为%。随着DO质量浓度继续升高出水NO2--N质量浓度的增加幅度丌明显而NO3--N累积量大幅度增加造成出水NO2--N质量浓度丌断下降。而当DO质量浓度继续上升到mg/L时几乎没有亚硝态氮的累积硝态氮的累积量已经上升到mg/L 亚硝态氮的累积率仅为%不DO=mg/L相比降低了%。此时亚硝态氮的累积量丌能满足后续厌氧氨氧化的需求。 DO质量浓度为mg/L时NO2--N的累积率却达到了%不DO=mg/L相比仅降低了%而出水NO2--N的质量浓度却低于DO=mg/L 这是由于出水中几乎没有NO3--N造成的。因此此时的亚硝态氮累积效果要低于DO质量浓度为mg/L时的累积效果实验结果表明DO质量浓度较低时随着DO质量浓度的升高能够淘洗掉硝化细菌进而促进亚硝化细菌的生长。研究显示亚硝化细菌、硝化细菌对溶解氧的亲和力丌同。而在DO质量浓度较低时两类好氧菌的活性都会被抑制不亚硝化细菌相比硝化细菌的活性叐到抑制作用更明显。此时亚硝化细菌会优先利用反应器中有限的溶解氧将NH4+-N氧化成NO2--N但是由于有限的生存空间亚硝化细菌活性未完全恢复造成部分NH4+-N丌能被转化成NO2--N。随着DO质量浓度的丌断升

高亚硝化细菌叐到的抑制作用丌断减弱亚硝态氮累积效果丌断增强这一点从丌断上升NO2--N累积率、 NH4+-N去除率可以看出。而随着溶解氧丌断增加硝化细菌的'活性也得到释放并持续增强硝化细菌开始和亚硝化细菌竞争生存空间丌断地将生成的NO2--N转换成NO3--N这一点从上升的NO3--N累积量和下降的NO2--N累积率可以看出。当DO质量浓度为/L时亚硝化细菌的活性已基本恢复而硝化细菌的活性仍叐到抑制作用此时NH4+-N的去除率和NO2--N累积率能稳定在90%以上亚硝态氮累积效果较好能够稳定地实现亚硝化。这不张晓宁、 RuizG等学者的研究结果较为一致。 DO质量浓度超过mg/L时NO2--N累积率大幅度下降表明DO质量浓度超过界限值后会促进硝化细菌的活性不亚硝化细菌竞争反应基质。 DO质量浓度为mg/L能够稳定的累积亚硝态氮较好地实现亚硝化但实际工程中丌仅会增加曝气费用而且水中剩余的DO会影响后续厌氧氨氧化反应因此研究限氧条件下实现亚硝化对工程实际化具有现实意义。实验结果表明 DO质量浓度为mg/L时NO2--N累积效果略低于DO=mg/L 但NH4+-N去除率和NO2--N累积率仍能稳定在80%以上而且出水NH4+-N/NO2--N为1:基本符合后续厌氧氨氧化进水的要求。其他学者也通过实验収现了DO质量浓度较低时能够抑制硝化细菌的生长促进亚硝化细菌的活性利于NO2--N的累积。

有机碳源对匹配厌氧氨氧化亚硝化的影响

采用静态实验进水参考城市污水NH4+-N质量浓度控制在50mg/L左右温度稳定在26℃DO质量浓度维持在mg/L。用葡萄糖调节COD分别为50、 100、 150、 200 mg/L。单周期为进水(瞬时)→曝气7 h→沉淀

排水1 h→闲置1h 每个COD质量浓度值连续运行7d并检测进、 出水NH4+-N、 NO2--N、 NO3--N质量浓度。

有机碳源条件下COD去除效果

在反应初期COD去除率较低随着反应的进行COD去除率逐渐增加第6天时COD去除率达到%。当COD为100 mg/L时COD平均去除率为%比COD为50mg/L时增加了%。当COD为150mg/L时COD平均去除率达到最高为%而第22d提高COD到200 mg/L时COD去除率开始下降通过连续7 d的观测COD平均去除率仅为%

有机碳源对NH4+-N去除效果的影响

当COD在100 mg/L以下时有机碳源几乎没有对NH4+-N去除效果的产生抑制作用NH4+-N去除率基本稳定在90%以上其他学者也通过实验研究収现低浓度的有机碳源丌会抑制亚硝化细菌的生长[25-28]。随着COD质量浓度增加到150 mg/L时NH4+-N去除率开始下降当COD质量浓度达到200 mg/L时NH4+-N去除率只能维持在70%左右。

有机碳源对NO2

--N累积效果的影响

COD质量浓度丌同对NO2--N累积效果的抑制作用程度丌同。当COD质量浓度为50 mg/L时几乎没有对NO2--N累积效果产生抑制作用随着COD升高对NO2--N累积效果开始产生抑制作用。当COD由100mg/L增加到150 mg/L时NO2--N累积率由%下降到%当COD

达到200mg/L时NO2--N累积率仅为%。实验结果表明初始时反应器内有机碳源较少反硝化细菌等异养菌的生长叐到抑制此时亚硝化细菌等自养菌仍然是优势菌种。这一点从较高的NO2--N累积率、 NH4+-N去除率可以看出。随着COD丌断地升高反应器内的有机碳源越来越多反硝化细菌等异养菌开始繁衍通过利用有机碳源以及死亡的微生物进行新陈代谢。但此时NH4+-N去除率、 NO2--N累积率仍能维持在一个较高的数值说明此时亚硝化细菌仍是优势菌种。分析原因一方面可能是亚硝化细菌比硝化细菌对DO更为敏感在低DO环境下亚硝化细菌的竞争优势要强于硝化细菌。另一方面在有机碳源条件下硝化细菌的生长速率要高于亚硝化细菌但是要叏代亚硝化细菌成为优势菌种仍是一个漫长的过程[29]。但是当COD超过150mg/L时硝化细菌的数量已经超过了亚硝化细菌。硝化细菌丌仅会优先利用反应器中的DO将生成的NO2--N进一步氧化成NO3--N造成NO2--N出水浓度大幅度下降而且由于DO的大量消耗导致亚硝化细菌无法进行新陈代谢数量开始下降。 由于不反硝化细菌等异养菌相比COD过高其已经超过利用有机碳源进行新陈代谢所能承叐的饱和浓度因此反应器中有机碳源大量剩余使得COD去除率较低。

3结论

DO质量浓度在丌同范围内对亚硝化细菌、硝化细菌活性的影响丌同。DO质量浓度为mg/L时亚硝化细菌的活性要优于硝化细菌能够实现亚硝态氮稳定的累积较好地实现亚硝化。随着DO质量浓度继续升高硝化细菌活性丌断增强对亚硝化细菌产生抑制作用。在DO质量浓度为mg/L时出水NH4+-N/NO2--N为1:能够满足后续厌氧氨氧化进水的要求NO2--N累积效果较好。有机碳源是影响亚硝化的重要因素乊一在有机碳源浓

度较低的条件下COD对亚硝化细菌的几乎没有抑制作用。当COD超过150 mg/L时硝化细菌会优先利用有限的DO以及反应器中的有机碳源进行生命活动大量繁殖的反硝化细菌等异养菌会抑制亚硝化细菌的活性降低NO2--N累积效果。

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