氨氮濃度對CANON工藝性能及微生物特性的影響

張肖靜,李 冬,梁瑜海,何永平,張玉龍,范 丹,張 杰*(.哈爾濱工業大學市政環境工程學院,城市水資源與水環境國家重點實驗室,黑龍江 哈爾濱 50090；.北京工業大學水質科學與水環境恢復工程北京市重點實驗室,北京 004)

氨氮濃度對CANON工藝性能及微生物特性的影響

張肖靜1,李 冬2,梁瑜海2,何永平2,張玉龍2,范 丹2,張 杰1*(1.哈爾濱工業大學市政環境工程學院,城市水資源與水環境國家重點實驗室,黑龍江 哈爾濱 150090；2.北京工業大學水質科學與水環境恢復工程北京市重點實驗室,北京 100124)

為了考察氨氮濃度對CANON反應器啟動過程、運行性能及微生物特性的影響,在2個相同的常溫MBR反應器內同時接種取自城市污水廠的普通活性污泥,在限氧條件下啟動CANON工藝.其中R1進水氨氮保持80mg/L不變,通過逐漸減小HRT啟動,R2則保持HRT不變,通過逐漸增加進水氨氮啟動.啟動成功后,2個反應器分別在不同氨氮濃度下穩定運行相同時間后,取泥樣做掃描電鏡觀察反應器內微生物形態.同時采用克隆-測序分析技術對2個反應器內全細菌進行16S rRNA分析,鑒定反應器內功能微生物種屬.結果表明,R1和R2的啟動時間分別為78,50d.TN去除負荷分別達到0.9,0.7kg/(m3·d)以上.反應速率測定結果表明,高氨氮運行的反應器內亞硝化菌和厭氧氨氧化菌具有較高的活性,NOB被抑制或淘洗的較為徹底.SEM及克隆測序結果表明,2個反應器中的功能微生物均為亞硝化單胞菌和待定斯圖加特庫氏菌,R1中存在少量硝化桿菌,而R2中幾乎檢測不到硝化菌.因此,高氨氮下運行的反應器具有更高的活性及穩定性.

CANON；氨氮；MBR；HRT；DO

近年來低C/N廢水的排放量越來越多,同時一部分廢水有機碳源被轉化為生物能源利用,從而導致傳統脫氮工藝-硝化反硝化所需碳源不足,進而限制了脫氮效率[1].全程自養脫氮工藝(CANON)是近年發展起來的新型脫氮工藝,該工藝可利用好氧氨氧化細菌(AerAOB)和厭氧氨氧化菌(AnAOB),在不消耗有機碳源的條件下實現脫氮,同時可節省63%的曝氣量,被認為是最經濟有效的脫氮途徑[2-4].目前CANON工藝已經在一些高溫高氨氮廢水中得到成功應用,但是常溫低氨氮廢水中的應用還存在啟動時間長及去除負荷低等問題[5-6],這是因為低氨氮不利于AerAOB和AnAOB的生長及對NOB的抑制.因此,比較不同氨氮下 CANON反應器的啟動過程及運行效果,確定氨氮濃度對反應器運行的影響,將有利于該工藝在低氨氮廢水中的應用,從而推動該工藝的發展.另一方面,CANON工藝的高效穩定運行基于AerAOB和AnAOB的協同作用,氨氮作為兩種功能微生物的重要基質,其濃度不僅影響工藝的效能及穩定性,同時對反應器內微生物種群特征也有影響,而目前關于不同氨氮下微生物形態及種群特征的比較研究還較少.

MBR反應器可以將所有微生物截留在反應器內,達到較高的生物濃度[7],使反應器的去除負荷得到提高,并且適于長泥齡微生物例如AerAOB和AnAOB的生長[8-9].因此,本試驗在2個相同的 MBR反應器內,分別采用較低氨氮(80mg/L)和較高氨氮(200mg/L)兩種進水啟動CANON工藝,比較了啟動時間及去除效果,以及3種功能微生物的活性.同時,利用掃描電鏡(SEM)及克隆-測序技術分析了2個反應器內的微生物形態及功能微生物的種群特征.

1 材料與方法

1.1 反應器設置

試驗中采用 2個設置完全相同的圓柱形MBR反應器(圖1),分別記為R1和R2.反應器材料為有機玻璃,有效容積分別為5.5L和13.2L.反應器內部放置聚偏氟乙烯中空纖維膜組件(廈門,鯤揚),膜孔徑0.1μm,有效面積0.2m2.反應器置于直徑為70cm的水浴中,保證恒溫25℃運行.

1.2 接種污泥及廢水

接種污泥取自以A2/O工藝運行的北京高碑店污水處理廠的回流污泥(12.9g/L),分別接入R1和R2.進水采用人工配水,以(NH4)2SO4為主要基質,投加NaHCO3保證以CaCO3計的堿度與氨氮的濃度比為 8左右,并添加 KH2PO4(0.136g/L), MgSO4·H2O(0.3g/L),CaCl2(0.3g/L)及微量元素[10](1mL/L).2個反應器的運行均包括2個階段,在第1階段,采用逐漸增加進水氨氮負荷(ALR)的方式抑制NOB并富集AerAOB,其中R1進水氨氮保持 80mg/L不變,逐漸縮短水力停留時間(HRT) (8→5→3.5→2.4h),R2保持HRT為6.5h,進水氨氮逐漸增加(70→100→150→200mg/L),DO 均為0.2mg/L以下.第2階段,R1和R2的DO均降為0.1mg/L左右,啟動CANON工藝.啟動成功后,R1在進水氨氮為80mg/L,HRT為1.9h的條件下運行,R2在進水氨氮為200mg/L,HRT為6.5h的條件下運行.試驗期間污泥齡為 100d,反應溫度25℃,2個反應器的 pH均沒有刻意控制,維持在7.6左右.

圖1 MBR反應器示意Fig.1 Schematic diagram of MBR

1.3 化學分析方法及反應速率的測定

NH4+-N:納氏試劑分光光度法;NO2--N:N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法;NO3--N:紫外分光光度法;堿度: ZDJ-2D電位滴定儀;DO、pH、T:WTW多電極便攜式測定儀.

反應速率的測定:在試驗的第 170～180d,從穩定運行的R1和R2各取出1L混合液,放入2個1L的燒杯內,底部放置曝氣環,設機械攪拌.分別測定CANON反應速率、Anammox反應速率及硝化反應速率,用來表征AerAOB和AnAOB的協同活性、AnAOB的活性以及NOB的活性.測定3種速率時,燒杯內溫度均為25℃,堿度為進水總氮的10倍,pH為7.6左右,內置膜組件,膜出水回流至燒杯內.每隔 1h取出水測定三氮,待出水中三氮濃度不再發生變化時停止反應.測定CANON反應速率時,進水只配氨氮(135mg/L),曝氣量0.2L/min.測定Anammox速率時,進水配亞氮(75mg/L)與氨氮(60mg/L),不曝氣.測定硝化反應速率時,進水只配亞氮(135mg/L),曝氣量0.2L/min.CANON和Anammox反應速率按式(1)計算,硝化反應速率按式(2)計算:

1.4 SEM及微生物群落分析方法

在第178d從2個反應器內分別取出混合液10mL, 5000r/min離心去上清.SEM 的檢測方法為:在沉淀中加入2.5%的戊二醛5mL,置于4℃冰箱中固定4h;用0.1mol/L,pH 8.0的磷酸緩沖溶液沖洗 3次,每次 10min;分別用濃度為 30%,50%, 70%,90%的乙醇進行脫水,每次15min,再用100%的乙醇脫水3次,每次15min;然后加入100%乙醇:乙酸異戊酯=1:1 的混合液及純乙酸異戊酯各一次進行置換,每次15min;對樣品真空干燥后,噴金,通過掃描電鏡(HITACHIS-4300)觀察污泥形態.

微生物群落特征分析的方法為:在2個反應器均實現穩定的CANON工藝后, 同時從2個反應器中取泥樣進行分析.首先采用上海生工的DNA抽提試劑盒對泥樣的基因組DNA進行提取,提取后以 0.8%的瓊脂糖凝膠電泳進行檢驗.之后對提取的基因組 DNA進行全細菌 16S rRNA的 PCR擴增,擴增引物采用通用引物對27f(5’-AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3’)和1492r(5’-GGT TAC CTT GTT ACG ACT T-3’).擴增程序為:98℃預變性1.5min;25個循環:98℃, 10s,55℃,45s,72℃,80s;72℃,7min. PCR產物利用PCR純化試劑盒(上海生工)純化之后,采用PMD19-T載體系統進行克隆(日本, TaKaRa).從2個反應器的克隆平板分別挑取同等數量的克隆子進行過夜培養后送至上海生工公司測序,測序得到的與脫氮有關的微生物序列在與已有文獻進行BLAST比對后,提交至Genbank基因庫,授權序列號為KJ023567- KJ023576.

2 結果與討論

2.1 反應器的啟動

亞氮積累是 CANON工藝啟動的關鍵步驟

[11].實現亞氮積累一方面需要對 NOB的有效抑制或徹底淘洗,另一方面需要實現AerAOB的富集,從而將氨氮的氧化停留在亞氮階段,為后續厭氧氨氧化反應提供基質.考慮到高 ALR及低DO對NOB的抑制作用[12],將2個反應器的DO均控制在0.2mg/L以下,分別通過減小HRT和增加進水氨氮增大ALR.如圖2所示,在R1中, HRT在第25d降為3.5h,ALR增加為0.5kg/(m3·d),反應器中出現亞氮積累,亞氮積累率(NAR)逐漸升高.說明此時 NOB的活性受到抑制,不能將亞氮完全轉化為硝氮,從而造成了亞氮的積累.然而,NAR在上升到 60%左右之后不再升高,并有下降的趨勢,這說明 NOB的活性沒有被完全抑制,逐漸適應該反應條件,活性得到一定程度的恢復.而在 R2中(圖 3),第 24d進水氨氮增至200mg/L后,經過3d的遲緩期,第27d亞氮開始積累,在15d之內升高到90%以上.此時R2的ALR為0.75kg/(m3·d)左右,為了驗證ALR對抑制NOB的有效性,在第40d將R1中的HRT降至2.4h,使其ALR達到0.7kg/(m3·d)以上,NAR第2次迅速上升,最終穩定在99%以上.這一階段的結果說明控制ALR為0.7kg/(m3·d)以上對抑制NOB,啟動亞硝化是有效的.該方法既可通過改變進水氨氮濃度又可通過改變流量來實現,簡單易于操作,可以在30d以內啟動亞硝化.

R1和R2均實現穩定的亞氮積累后,將2個反應器內DO再次降低,其他條件均不變,設定總氮去除負荷(NRR)達到 0.1kg/(m3·d)時,認為CANON工藝啟動成功.由圖3可知,R2在第50d表現出總氮去除的能力,NRR逐漸增大.而R1一直沒有總氮去除,因此在第67d進一步降低HRT為1.9h提高ALR,在第78d時NRR達到0.1kg/ (m3·d)以上,實現了啟動.R1和 R2的啟動時間分別為 78,50d,R2啟動時間較短,分析原因是較高的進水氨氮對抑制 NOB更有效,同時更有利于誘導AnAOB的活性,因此R2更早的表現出自養脫氮能力.本試驗中常溫接種普通活性污泥,分別在78,50d之內成功啟動CANON工藝.之前的研究中大多是接種厭氧氨氧化污泥或 CANON污泥,或者在較高溫度下啟動,啟動時間多在 100d以上[13-14].因此,本文提出的在限氧條件下縮短HRT和增加進水氨氮濃度的兩種啟動策略均是可行的,這2種方法均無需加溫,對工程應用來說更有意義. 最終,R1的TN去除負荷達到0.9kg/ (m3·d)以上,R2達到0.70kg/(m3·d)以上.

圖2 低基質CANON反應器的啟動及穩定運行Fig.2 Performance of the CANON reactor with low substrate during the experiment

圖3 高基質CANON反應器的啟動及穩定運行Fig.3 Performance of the CANON reactor with high substrate during the experiment

2.2 功能微生物的活性比較

為了比較2個反應器中功能微生物AerAOB和AnAOB的活性以及NOB被抑制的程度,分別測定了CANON反應速率、Anammox反應速率以及硝化反應速率.結果表明,在進水水質及反應條件均一致的條件下,R2反應器內的CANON反應速率和 Anammox反應速率均高于 R1.R1的CANON反應速率和Anammox反應速率分別為4.5,9.7mg/(h·gMLSS),而 R2分別為 5.1,11.1mg/ (h·gMLSS)(圖 4).這說明 R2中 AerAOB和AnAOB的活性均比R1反應器內的要高,在單位時間內單位生物量所去除的總氮較多.與之相反的是,R1和 R2的硝化反應速率均較低,分別為1.3,0.5mg/(h·gMLSS),這說明 2個反應器在實現穩定的CANON工藝后,NOB已經不是反應器內的優勢菌種,被淘洗的較為徹底,AerAOB和AnAOB成為反應器的優勢菌種.然而,R1的硝化反應速率較高于R2,說明R1中殘留的NOB數量多于R2,或者R1中NOB的活性較高.因此,高氨氮更有利于反應器的穩定運行.同時,高氨氮運行下的反應器中AerAOB和AnAOB的活性較高.

圖4 2個反應器的反應速率比較Fig.4 Comparisons of the reaction rates between the two MBR-CANON reactors

雖然R2的AerAOB和AnAOB的活性較高,但在相同的時間內,R1所達到的TN去除負荷更大.同時,R1中得到了較高的污泥濃度(MLSS),穩定運行階段平均MLSS為6.0g/L左右,而R2為4.0g/L左右.因此推測R1中較高的TN去除負荷是由于較高的生物濃度造成.在較短的 HRT下,較大的進水流量使污泥與基質的接觸更為充分,進水負荷也較高,因此污泥生長較快,從而導致了較高的負荷.一般認為,HRT越短,越容易導致污泥的流失,從而造成 MLSS較低,然而這是基于普通活性污泥法而言的.在MBR系統中,所有的微生物均被截留在反應器內,較大的進水流量不會導致污泥流失,保證了較高的 MLSS,從而實現了較高的總氮去除.因此,在進水基質較低時,可以選擇較短的HRT來實現高去除負荷.

2.3 微生物形態分析

2個反應器在實現穩定的CANON工藝后,反應器內污泥顏色均變為紅色,這是同時包含AerAOB和AnAOB的CANON污泥獨特的顏色特征[10].比較R1和R2掃描電鏡結果(圖5),發現R1內污泥的特點是包含長桿狀、短桿狀及球形菌,而 R2內均為短桿狀和球形菌,幾乎不存在長桿狀微生物,同時 R2內球形菌分布更為密集,推測原因是較低的流量使得反應器微生物更趨于成簇生長.

污水處理中經常出現的 AerAOB主要是亞硝化球菌屬(Nitrosococcus)和亞硝化單胞菌屬(Nitrosomonas),其形態分別呈球狀和短桿狀,而NOB主要是硝化螺菌屬(Nitrospira)和硝化桿菌屬(Nitrobacter),形態分別呈螺旋狀和桿狀[15].2個反應器均未檢測到螺旋狀細菌,說明反應器內不存在硝化螺菌屬,這與前人的研究中認為CANON反應器對硝化桿菌具有優先選擇性的結論一致[16].厭氧氨氧化菌為規則或者不規則的球形和橢球形,單生或成簇聚生[17-18],直徑約0.8～1.1μm.因此,圖 5中的球形菌可能為Nitrosococcus和厭氧氨氧化菌,短桿菌可能為Nitrosomonas,而長桿菌可能為硝化桿菌屬Nitrobacter.同時結合前人研究中認為 CANON反應器不利于Nitrosococcus生存[19],因此推測圖中球形菌為厭氧氨氧化菌.因此可知,R1和R2中均含有AerAOB和AnAOB,同時R1中含少量NOB,而R2中由于NOB數量極少而沒有檢測出來.這與活性測定中顯示 R1中硝化反應速率較高的結果是一致的.

圖5 不同基質反應器內污泥樣品的電鏡照片Fig.5 SEM results of the two reactors

2.4 功能微生物種群特征

為了分析穩定運行的2個CANON反應器中的微生物種群特征,對反應器內全細菌進行基因組DNA克隆測序分析,結果如表1所示.從測序結果可看到,在等量的克隆子中,R1反應器共檢測出3個AerAOB和1個AnAOB序列.而R2反應器中共檢測出5個AerAOB和1個AnAOB序列.這個結果在一定程度上說明 R2中 AerAOB在活性污泥中所占的比例高于R1,因此檢測出較多的有效序列.這與2.2中R2的CANON反應速率較高的測定結果是一致的,較多的功能微生物比例導致了較高的反應速率. R1的3個AerAOB序列均與Nitrisomonas sp.有較高的相似度,這說明在 R1中該種微生物占據絕對的優勢,功能微生物的多樣性較差,群落構成較為穩定.而在 R2中,有3個序列屬于Nitrisomonas sp.,另外2個序列分別為Nitrosomonas europaea和Nitrosomonaseutropha.這說明R2反應器中AerAOB不僅數量較多,同時具有較高的生物多樣性,這可能是由于較高的氨氮濃度造成的.氨氮作為AerAOB的唯一基質,較高的氨氮濃度擴展了其生態幅,使能夠生存的AerAOB種群增多,因此造成了較高的生物多樣性.2個反應器中均只檢測到一個AnAOB序列,均屬于Candidatus Kuenenia stuttgartiensis.這說明氨氮濃度的變化對 AnAOB種群的影響不大,反應器的設置相比反應條件來說對AnAOB的選擇性更為明顯,這與之前文獻報導的研究結論是一致的[11].此外,有研究認為[20], Nitrosomonas europaea和Nitrosomonas eutropha均具有厭氧氨氧化能力,因此,這兩種微生物在R2中也承擔了一定的脫氮任務.

表1 基因組DNA克隆測序結果

值得注意的是,2個反應器中均沒有檢測到NOB序列,這說明在穩定運行的CANON反應器中,NOB已經不占優勢,甚至被完全淘洗出反應器.雖然反應速率測定及SEM結果均顯示R1中存在微量NOB,但是由于克隆測序的方法只能檢測到在泥樣中數量較占優勢的微生物種群,因此數量極少的 NOB序列難以被擴增出來,這也從另一方面說明了 NOB的數量極少.微生物種群分析結果表明,較高氨氮的反應器內生物多樣性較高,2個反應器中的主要功能微生物均為亞硝化單胞菌屬(Nitrosomonas)和待定斯圖加特庫氏菌(Candidatus Kuenenia stuttgartiensis),這與之前的研究結果是一致的[21].這兩種微生物在反應器內協同作用,完成了高效自養脫氮.

3 結論

3.1 在常溫MBR反應器中,控制進水氨氮負荷為 0.7kg/(m3·d)以上,可以有效抑制 NOB,實現亞硝化.在限氧條件下減小HRT和增大進水氨氮均可實現 CANON工藝的啟動,啟動時間分別為78,50d.

3.2 高氨氮運行的反應器內 AerAOB 和AnAOB活性均高于低氨氮運行的反應器,同時對 NOB的淘洗更為徹底,因而穩定性更高.低氨氮反應器由于其較短的HRT實現了較高的污泥濃度,從而達到了較高的TN去除負荷.

3.3 克隆測序結果表明,高氨氮反應器內生物多樣性較高,2個反應器中的功能微生物均為Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia stuttgartiensis,兩種微生物共同完成了高效自養脫氮.

[1] Kartal B, Kuenen J G, van Loosdrecht M C M. Sewage treatment with Anammox [J]. Science, 2010,328(5):2.

[2] Sliekers A O, Derwort N, Campos-Gomez J L, et al. Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite in one single reactor [J]. Water Research, 2002,36(10):2475-2482.

[3] 胡 石,甘一萍,張樹軍,等.一體化全程自養脫氮(CANON)工藝的效能及污泥特性 [J]. 中國環境科學, 2014,34(1):111-117.

[4] 張 杰,付昆明,曹相生,等.序批式生物膜 CANON工藝的運行與溫度的影響 [J]. 中國環境科學, 2009,29(8):850-855.

[5] Jeanningros Y, Vlaeminck S E, Kaldate A, et al. Fast start-up of a pilot-scale deammonification sequencing batch reactor from an activated sludge inoculum [J]. Water Sci. Technol., 2010,61(6):1393-1400.

[6] Bagchi S, Biswas R, Nandy T. Autotrophic Ammonia Removal Processes: Ecology to Technology [J]. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2012,42(13):1353-1418.

[7] Xue Y, Yang F, Liu S, et al. The influence of controlling factors on the start-up and operation for partial nitrification in membrane bioreactor [J]. Bioresource Technology, 2009,100(3):1055-1060.

[8] Zhang X, Li D, Liang Y, et al. Application of membrane bioreactor for completely autotrophic nitrogen removal over nitrite (CANON) process [J]. Chemosphere, 2013,93(11):2832-2838.

[9] van der Star W R, Miclea A I, van Dongen U G, et al. The membrane bioreactor: a novel tool to grow anammox bacteria as free cells [J]. Biotechnology and Bioengineering, 2008,101(2): 286-294.

[10] van de Graaf A A, de Bruijn P, Robertson L A, et al. Autotrophic growth of anaerobic ammonium-oxidizing micro-organisms in a fluidized bed reactor [J]. Microbiology-UK, 1996,142:2187-2196.

[11] Liu T, Li D, Zeng H, et al. Biodiversity and quantification of functional bacteria in completely autotrophic nitrogen-removal over nitrite (CANON) process [J]. Bioresource Technology, 2012,118:399-406.

[12] Beline F, Boursier H, Daumer M L, et al. Modelling of biological processes during aerobic treatment of piggery wastewater aiming at process optimisation [J]. Bioresource Technology, 2007,98(17): 3298-3308.

[13] Hendrickx T L, Wang Y, Kampman C, et al. Autotrophic nitrogen removal from low strength waste water at low temperature [J]. Water Res, 2012,46(7):2187-2193.

[14] Cho S, Fujii N, Lee T, et al. Development of a simultaneous partial nitrification and anaerobic ammonia oxidation process in a single reactor [J]. Bioresource Technology, 2011,102(2):652-659.

[15] 郭建華,王淑瑩,鄭雅楠,等.實時控制實現短程硝化過程中種群結構的演變 [J]. 哈爾濱工業大學學報, 2010,42(8):1259-1263.

[16] Attard E, Poly F, Commeaux C, et al. Shifts between Nitrospiraand Nitrobacter-like nitrite oxidizers underlie the response of soil potential nitrite oxidation to changes in tillage practices [J]. Environ. Microbiol., 2010,12(2):315-326.

[17] 秦玉潔,周少奇,朱明石.厭氧氨氧化反應器微生態的研究 [J].環境科學, 2008,29(6):1638-1642.

[18] 李 冬,邱文新,張男等.常溫ANAMMOX工藝運行性能及功能菌研究 [J]. 中國環境科學, 2013,33(1):56-62.

[19] Liu S T, Yang F L, Xue Y, et al. Evaluation of oxygen adaptation and identification of functional bacteria composition for anammox consortium in non-woven biological rotating contactor [J]. Bioresource Technology, 2008,99(17):8273-8279.

[20] 陳婷婷,鄭 平,胡寶蘭.厭氧氨氧化菌的物種多樣性與生態分布 [J]. 應用生態學報, 2009,20(5):1229-1235.

[21] Zhang X, Li D, Liang Y, et al. Autotrophic nitrogen removal from domestic sewage in MBR-CANON system and the biodiversity of functional microbes [J]. Bioresource Technology, 2013,150: 113-120.

《中國環境科學》獲評“2012中國最具國際影響力學術期刊”

2012年12月,《中國環境科學》被評為“2012中國最具國際影響力學術期刊”.

“中國最具國際影響力學術期刊”是中國科學文獻計量研究中心、清華大學圖書館依據《CAJ國際引證報告》,按2011年度中國學術期刊被SCI期刊、SSCI期刊引用的總被引頻次排序并經40多位期刊界專家審議,遴選出的TOP5%期刊.獲評“中國最具國際影響力學術期刊”的科技類期刊共156種.統計分析結果表明,從定量分析的角度看,“中國最具國際影響力學術期刊”的國際影響力已經達到國際中等以上水平,跨入了國際品牌學術期刊行列.

《中國環境科學》編輯部

Effect of ammonia concentration on the performance and microbial characteristics of CANON process.

ZHANG

Xiao-jing1, LI Dong2, LIANG Yu-hai2, HE Yong-ping2, ZHANG Yu-long2, FAN Dan2, ZHANG Jie1*(1.State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, School of Municipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China；2.Key Laboratory of Beijing for Water Quality Science and Water Environment Recovery Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China). China Environmental Science, 2014,34(7)：1715～1721

In order to study the influence of ammonia concentration on CANON process, conventional activated sludge was seeded to two identical MBR at ambient temperature, which were named R1 and R2, respectively. Under oxygen-limited condition, R1 was started-up by decreasing HRT, while R2 was started-up by increasing influent ammonia concentration. Then R1 and R2 were fed with ammonia of 80and 200mg/L, respectively. SEM and clone-sequencing were used to analyze the morphology and microbial community of the functional bacteria. The start-up period of R1 and R2 were 78 and 50d, and the NRR were 0.9 and 0.7kg/(m3·d), respectively. The bioactivity of AerAOB and AnAOB in the reactor fed with high ammonia was higher than that of the reactor with low ammonia, while that of NOB showed a contrary result. Results of SEM and clone-sequencing indicated that Nitrosomonas and Candidatus Kuenenia stuttgartiensis predominated in the two reactors, and a small amount of Nitrobacter existed in R1. Thus, the reactor fed with high ammonia performed a stronger stability.

CANON；ammonia nitrogen；MBR；HRT；DO

X703.1

A

1000-6923(2014)07-1715-07

張肖靜(1986-),女,河南開封人,哈爾濱工業大學博士研究生,主要研究方向為廢水自養脫氮.

2013-09-26

國家自然科學基金(51222807);國家重大科技專項水專項(2012ZX07202-005);城市水資源與水環境國家重點實驗室開放基金(QAK201005).

* 責任作者, 中國工程院院士, hitzhangjie@163.com