溶解氧對(duì)序批式全程自養(yǎng)脫氮工藝運(yùn)行的影響

李 冬,崔少明,梁瑜海,張肖靜,蘇慶嶺,吳 青,張 杰, (.北京工業(yè)大學(xué)水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 004；.哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江 哈爾濱50090)

溶解氧對(duì)序批式全程自養(yǎng)脫氮工藝運(yùn)行的影響

李 冬1*,崔少明1,梁瑜海1,張肖靜2,蘇慶嶺1,吳 青1,張 杰1,2(1.北京工業(yè)大學(xué)水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100124；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江 哈爾濱150090)

在常溫22～26℃下,接種成熟的全程自養(yǎng)脫氮(CANON)污泥至2個(gè)相同的SBR反應(yīng)器,通過設(shè)置不同的初期DO及不同的DO梯度,考察了DO控制策略及DO值對(duì)CANON工藝脫氮性能,穩(wěn)定性及污泥形態(tài)的影響.結(jié)果表明,初期DO為0.05～0.10mg/L的反應(yīng)器可以穩(wěn)定運(yùn)行,氨氮和總氮的平均去除率分別為99%和85.4%,而初期DO為(0.40±0.5)mg/L的反應(yīng)器的氨氮和總氮平均去除率分別為99%和0;在反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定之后,逐漸增加DO濃度, DO為0,0.2,0.4,0.5mg/L時(shí)的厭氧氨氧化反應(yīng)速率分別為35.95,23.89,31.50,19.25mgN/(L·h),延時(shí)曝氣2h后反應(yīng)器仍可正常運(yùn)行.在一定DO范圍內(nèi),CANON反應(yīng)器的活性隨著DO的升高而升高,較高DO對(duì)接種初期的CANON反應(yīng)器沖擊較大且不可逆,對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行的CANON反應(yīng)器的影響較小;但是當(dāng)CANON工藝穩(wěn)定運(yùn)行之后,短時(shí)高DO對(duì)CANON工藝的影響是可逆的.顯微鏡照片顯示穩(wěn)定運(yùn)行的CANON反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)了顆粒化的趨勢(shì).

DO；全程自養(yǎng)脫氮；厭氧氨氧化；亞硝化

在處理低碳高氨氮廢水時(shí),傳統(tǒng)的脫氮工藝存在著碳源不足,曝氣能耗高和污泥產(chǎn)量大等問題.全程自養(yǎng)脫氮(CANON)[1]工藝以其無需有機(jī)碳源,脫氮途徑簡(jiǎn)捷和污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點(diǎn)在處理這種廢水中頗具優(yōu)勢(shì).在CANON工藝中,好氧氨氧化菌(AOB)和厭氧氨氧化菌(Anammox)協(xié)同作用,好氧氨氧化菌需要溶解氧(DO)把氨氮氧化成亞硝酸鹽氮,而 DO又會(huì)抑制 Anammox的活性.因此,DO是CANON工藝實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素.Egli等[2]的研究表明,低 DO 對(duì)Anammox的影響是暫時(shí)的;Strous等[3]認(rèn)為,低氧條件(0.25%～2%空氣飽和度)對(duì) Anammox的抑制作用是可逆的,高氧條件(＞18%空氣飽和度)的抑制作用可能是不可逆的;因此 DO大小對(duì)CANON工藝中ANAMMOX菌的抑制作用仍需進(jìn)一步考證.楊虹等[4]在兩級(jí)串聯(lián)懸浮填料床反應(yīng)器中研究表明,DO為 0.8mg/L,自養(yǎng)脫氮效率達(dá)到最佳;當(dāng)DO大于2mg/L時(shí),完全自養(yǎng)脫氮過程被抑制;廖德祥等[5]在 DO 為 0.5～0.7mg/L時(shí),實(shí)現(xiàn)了CANON工藝的運(yùn)行;Helmer-Madhok等[6]在生物轉(zhuǎn)盤中研究發(fā)現(xiàn)DO為0～0.7mg/L時(shí),DO值與脫氮反應(yīng)速率呈正相關(guān),進(jìn)一步提高 DO后CANON工藝被破壞;不同形式反應(yīng)器的最佳DO值范圍亦不相同,序批式活性污泥法 CANON工藝最佳DO范圍仍需進(jìn)一步研究.

不同研究者在不同反應(yīng)器中得到的結(jié)論差異較大,為了更好的實(shí)現(xiàn) CANON工藝的高效穩(wěn)定運(yùn)行,需要對(duì)DO的影響進(jìn)行更加深入的研究.本文通過接種 CANON工藝生物濾柱反沖洗出的污泥,控制不同 DO 值,對(duì)序批式活性污泥法CANON工藝的運(yùn)行進(jìn)行了研究.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)采用SBR工藝,反應(yīng)器為2個(gè)相同的有機(jī)玻璃圓柱,總?cè)莘e11L,有效容積10L.反應(yīng)器采用攪拌器(攪拌葉片面積 A=1264mm2,轉(zhuǎn)速200r/min)來進(jìn)行混合,反應(yīng)器底部設(shè)有內(nèi)徑為10mm 的曝氣軟管,由轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制曝氣量.同時(shí)安裝有在線DO,pH值探頭監(jiān)測(cè)反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù),試驗(yàn)裝置示意圖如圖1所示.

1.2 試驗(yàn)用水與運(yùn)行參數(shù)

表1 反應(yīng)器運(yùn)行控制參數(shù)Table 1 Operational conditions of the reactor

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

2 結(jié)果與討論

2.1 不同的DO控制策略對(duì)啟動(dòng)的影響

1#反應(yīng)器的運(yùn)行策略是控制周期起始DO值由 0.05～0.10mg/L逐漸提高到(0.40±0.05) mg/L,考察DO的升高對(duì)反應(yīng)器性能的影響.由圖2a可知,不斷提高 DO值并沒有影響反應(yīng)器的處理效果,在整個(gè)運(yùn)行過程中,氨氮去除率在 90%～100%之間,平均去除率為 99%;總氮去除率一直維持在 65%～90%之間,平均為 84.5%;ΔTN/ΔNO-N平均值為7.8,與CANON工藝的理論計(jì)算的比值8相接近[1]; 20d后出水中氨氮含量約為 0,亞氮無明顯積累,說明序批式活性污泥法CANON工藝運(yùn)行成功.

2#反應(yīng)器的運(yùn)行策略是首先控制起始 DO值為(0.40±0.05) mg/L,然后逐漸降低 DO 值.由圖2b可知,新接種的污泥不能適應(yīng)此DO值,從而導(dǎo)致總氮去除波動(dòng)較大,亞氮積累嚴(yán)重,其氨氮轉(zhuǎn)化率超過99%,而總氮去除率平均低于1%;在運(yùn)行 10d之后幾乎不存在總氮去除效果,亞硝酸鹽積累率超過95%;即使在第20d,35d分別將 DO 值 調(diào) 節(jié) 為(0.20±0.05)mg/L, (0.1±0.05)mg/L時(shí),仍然沒有總氮去除,被氧化的氨氮停留在亞氮階段,說明該反應(yīng)器未能成功運(yùn)行CANON工藝.

圖2 反應(yīng)器處理效果Fig.2 The performance of the reactors

對(duì)比 2個(gè)反應(yīng)器,1#反應(yīng)器內(nèi)的污泥始終為ANANMMOX菌的特征紅色,而2#反應(yīng)器則由初始接種時(shí)的紅色逐漸變淺,直到第 10d已經(jīng)完全成為了淺黃色.同時(shí) 2#反應(yīng)器的污泥濃度也由接種時(shí)的 2.4gMLSS/L降至 1.06gMLSS/L,而 1#反應(yīng)器的污泥濃度并沒有太大的變化.因此可以推論 1#反應(yīng)器先使用較低的 DO值使得污泥中的ANAMMOX菌與AOB菌的空間分布逐漸適應(yīng)了無填料的SBR體系,在這個(gè)體系二者起協(xié)同作用.對(duì)比1#反應(yīng)器和2#反應(yīng)器,運(yùn)行條件除DO值不同外都一樣,2#反應(yīng)器中由于 ANAMMOX菌不 能 適 應(yīng) DO(0.4±0.05)mg/L 的 條 件,ANAMMOX菌的活性被DO抑制[3]而逐漸死亡,進(jìn)而被淘汰出系統(tǒng),因此即使再次降低 DO值也不能恢復(fù)其活性實(shí)現(xiàn)總氮的去除,反而實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的短程硝化反應(yīng).

2.2 不同DO值對(duì)CANON工藝運(yùn)行的影響

在1#反應(yīng)器的運(yùn)行過程中,隨著DO的不斷增加,反應(yīng)器的處理速率也隨之升高,直至DO增至0.5mg/L時(shí),反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)了大量的亞氮積累,破壞了 CANON工藝的穩(wěn)定運(yùn)行.為研究活性污泥法CANON工藝處理效率隨DO變化的關(guān)系,分別考察了DO值為0,0.2,0.4,0.5mg/L時(shí)反應(yīng)器的處理效果.試驗(yàn)過程中 MLSS為 3.3g/L,其中DO為0時(shí)配水分為為1:1.1和只配氨氮兩種情況,其它只配氨氮;初始 pH值控制在 8.0～8.1;溫度控制在室溫 21～23℃;不添加 COD.

圖3 不同DO值下氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮以及pH值變化Fig.3 Variations of ammonia, nitrite nitroge, nitrate nitrogen and pH with different DO

假設(shè)反應(yīng)器內(nèi)只有氨氧化反應(yīng),厭氧氨氧化反應(yīng)和亞硝酸鹽氧化反應(yīng),建立反應(yīng)模型:進(jìn)水氨氮一部分轉(zhuǎn)化成亞硝酸態(tài)氮,同時(shí)與剩余的氨氮發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)生成氮?dú)夂托〔糠值南醯@一過程即CANON反應(yīng);此外還有少量亞硝酸態(tài)氮發(fā)生硝化反應(yīng)生成硝態(tài)氮;相關(guān)理論反應(yīng)式如下列[11]:氨氧化反應(yīng)(1);厭氧氨氧化反應(yīng)(2);CANON反應(yīng)(3).

根據(jù)物料守恒可以計(jì)算出反應(yīng)速率:

從圖 4中可以看出,氨氮的氧化速率隨著DO值的升高而升高,DO值為 0,0.2,0.4,0.5mg/L時(shí)的氨氧化速率分別為 2.11,11.11,17.98,42.51mgN/(L·h);較高的DO值提高了生物膜之間氧的傳質(zhì)速率[12],因而提高了 AOB氧化氨氮的速率.這就為厭氧氨氧化的反應(yīng)提供了亞氮基質(zhì).

圖4 在不同DO值下ANAMMOX反應(yīng)速率,氨氧化速率Fig.4 ANAMMOX reaction rate, ammonia oxidation rate with different DO

從以上結(jié)果可知,DO值的控制是 CANON工藝正常運(yùn)行的重要因素之一,當(dāng) DO 值為 0～0.4mg/L時(shí) CANON工藝均可以正常運(yùn)行,隨著DO值的增加可以不斷提高反應(yīng)速率,DO值為0.4mg/L時(shí)最大程度提升了AOB的活性而同時(shí)又避免了抑制 ANAMMOX菌的活性,是該工藝運(yùn)行的最佳值;當(dāng) DO值為 0.5mg/L或更大時(shí)ANAMMOX菌的活性將受到抑制,造成CANON反應(yīng)器的崩潰.

2.3 延時(shí)曝氣對(duì)CANON工藝的影響

為進(jìn)一步研究高DO值對(duì)1#反應(yīng)器的影響,在運(yùn)行的Ⅲ,Ⅲ,Ⅲ階段,當(dāng)pH與DO出現(xiàn)拐點(diǎn)之后繼續(xù)進(jìn)行曝氣約 1～2h.研究發(fā)現(xiàn),短時(shí)的延時(shí)曝氣對(duì) CANON工藝的運(yùn)行負(fù)面影響極小,并且使氨氮去除率達(dá)到了 100%,總氮去除率仍然可以達(dá)到83%.圖5,圖6為1#反應(yīng)器在第Ⅲ階段進(jìn)行的連續(xù)3個(gè)周期的記錄.從圖5,圖6中可以看出3個(gè)周期變化規(guī)律一致,pH值和DO的拐點(diǎn)均可作為反應(yīng)結(jié)束的終點(diǎn)[13],在反應(yīng)結(jié)束之后繼續(xù)進(jìn)行曝氣0.5h之內(nèi)DO升高至7.5mg/L,pH值升高至8.3. Strous等[3]認(rèn)為＞18%空氣飽和度(DO約為 1.8mg/L)時(shí)對(duì)厭氧氨氧化菌的抑制作用是不可逆的,但是本實(shí)驗(yàn)中ANAMMOX菌暴露在DO值為7.5mg/L條件下約2h,在DO降至0.4mg/L之后仍然可以迅速恢復(fù)活性,可見高 DO對(duì)CANON 工藝的影響是暫時(shí)的,秦宇等[14]采用SBBR工藝亦有得到類似的結(jié)果.付昆明等[15]認(rèn)為,延時(shí)曝氣可能會(huì)使 NOB在反應(yīng)器中形成優(yōu)勢(shì),造成硝氮的大量積累,從而破壞 CANON 工藝,Third 等[16]建議應(yīng)在 DO 曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)之前停止反應(yīng),即應(yīng)至少保證出水中有 30mg/L 的NH-N,以抑制NOB的活性;但是從圖5數(shù)據(jù)可以看出,即使每個(gè)周期在DO為7.5的條件下延時(shí)曝氣 2h,亦不會(huì)造成硝酸鹽的大量積累,這是因?yàn)樵?CANON反應(yīng)中亞硝酸鹽的產(chǎn)生和消耗是同時(shí)發(fā)生的,當(dāng)反應(yīng)器中的氨氮被消耗完時(shí)即出現(xiàn) DO拐點(diǎn),此時(shí)幾乎沒有亞氮積累,即使高 DO有利于 NOB的生長(zhǎng),但由于缺乏亞氮基質(zhì)其活性仍然不能被激活.AOB雖然也因缺乏基質(zhì)處于饑餓狀態(tài),但其能更快從饑餓狀態(tài)中恢復(fù)活性[17],這是NOB在長(zhǎng)期延時(shí)曝氣條件下仍被抑制的原因.秦宇[10]的研究表明,DO值的提高并沒有造成 NOB菌的大量增加.

圖5 延時(shí)曝氣條件下三氮變化Fig.5 Variations of nitrogen components in extended aeration conditions

圖6 延時(shí)曝氣條件下DO和pH值變化Fig.6 Variations of DO and pH in extended aeration conditions

2.4 DO值對(duì)污泥形態(tài)的影響

DO值從0.1mg/L逐漸升高到0.4mg/L可以維持 CANON工藝的穩(wěn)定運(yùn)行,而 DO值從0.4mg/L降低到0.1mg/L卻不能實(shí)現(xiàn)CANON工藝的穩(wěn)定運(yùn)行,單從 DO方面來看這是相互矛盾的;另一方面,試驗(yàn)中高達(dá) 7.0mg/L的 DO 對(duì)CANON工藝的影響只是暫時(shí)的,也與前人所認(rèn)為的高 DO對(duì)厭氧氨氧化菌的抑制是不可逆的理論相違背.因此,本文針對(duì)這2個(gè)問題從污泥形態(tài)的變化進(jìn)行分析.

圖7a為接種初期的CANON污泥,其為從火山巖填料反沖洗下來的塊狀松散污泥;圖7b為1#反應(yīng)器在運(yùn)行第 69d的污泥性狀,出現(xiàn)了大量密實(shí)的橢球狀顆粒;圖7c為2#反應(yīng)器運(yùn)行第40d的污泥性狀,為松散的絮狀污泥并且不存在ANAMMOX菌的特征紅色.

根據(jù)郝曉地[18]關(guān)于濾料表面生物膜的微結(jié)構(gòu)理論:在生物膜的外層為 AOB,在消耗溶解氧的同時(shí)為內(nèi)層 ANAMMOX菌創(chuàng)造厭氧環(huán)境;qiao等[19]通過FISH檢測(cè)CANON反應(yīng)器內(nèi)污泥,亦驗(yàn)證了AOB包裹ANAMMOX菌的空間結(jié)構(gòu).因此推測(cè)本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器中出現(xiàn)了類似生物膜表面結(jié)構(gòu)的外層好氧區(qū)內(nèi)層厭氧區(qū)的微空間結(jié)構(gòu)——顆粒污泥.

從圖 7b可見,此時(shí) 1#反應(yīng)器內(nèi)已經(jīng)存在大量顆粒,粒徑可達(dá)到 90～500μm.因此推論:剛接種的從火山巖填料反沖洗出來的CANON污泥,亦含有好氧菌AOB和厭氧菌ANAMMOX菌,但是脫落的生物膜并不是 AOB菌包裹著ANAMMOX菌的結(jié)構(gòu),而是相互摻雜在一起[20];以低DO如1#反應(yīng)器的方式進(jìn)行培養(yǎng)馴化,處于較內(nèi)層的 ANAMMOX菌受溶解氧影響較小存活了下來,逐漸形成了外部 AOB菌內(nèi)部ANAMMOX菌顆粒狀污泥和以AOB菌為主的絮狀污泥[10];而以0.4mg/L的DO值對(duì)其進(jìn)行培養(yǎng)(如 2#反應(yīng)器),剛接種的反沖洗污泥并不具備外部 AOB菌內(nèi)部 ANAMMOX菌的結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致溶解氧直接滲透至 ANAMMOX菌抑制其活性,逐漸將ANAMMOX菌淘洗出反應(yīng)器而形成短程硝化系統(tǒng).

圖7 不同時(shí)期反應(yīng)器內(nèi)污泥的顯微照片F(xiàn)ig.7 Micrographs of the sludge in different phases

通過氧滲透深度[21]計(jì)算公式:

式中:Cxf為生物膜生物量濃度(mol/m3);Csi為生物膜表面的氧濃度(molO2/L);D為氧彌散系數(shù)為特定最大氧吸收速率(s-1).

其中生物膜生物濃度(Csf)為 3.38×103為 9.72×10-5s-1,氧滲透系數(shù) D 為1.97×10-9m2/s,可以計(jì)算得出在 DO 值為 0.1,0.2, 0.3, 0.4, 0.5mg/L的條件下氧的滲透深度分別為 5.96, 8.44, 10.33, 11.93, 13.33μm; DO 值為0～ 0.4mg/L條件下隨DO值增加系統(tǒng)能維持穩(wěn)定運(yùn)行,說明此時(shí)DO不能穿透AOB膜,因而不影響ANAMMOX菌的活性,由不同DO條件下氧的滲透深度可以推知,此時(shí)的 AOB膜厚度應(yīng)該大于11.93μm,然而DO值在0.4～0.5mg/L之間對(duì)體系中的ANAMMOX菌產(chǎn)生了抑制作用,說明此DO條件下,氧的滲透深度大于 ANAMMOX菌外包裹的 AOB菌形成的生物膜厚度,因而抑制了ANAMMOX菌.由此可推出顆粒外部AOB菌的厚度應(yīng)該小于 13.33μm,綜上,可推知顆粒外部AOB菌的厚度為11.93～ 13.33μm,在延時(shí)曝氣的時(shí)候正因?yàn)橛辛送鈱覣OB菌而不至于顆粒內(nèi)部有過高的 DO值,也使得基質(zhì)存在時(shí)可立刻維持顆粒內(nèi)部的絕對(duì)厭氧環(huán)境.

3 結(jié)論

3.1 以火山巖生物濾柱反沖洗出的污泥為接種污泥啟動(dòng)序批式活性污泥法 CANON工藝,在初期DO為(0.4±0.05)mg/L的條件下運(yùn)行的反應(yīng)器內(nèi),ANAMMOX菌的活性受到抑制并最終被完全淘汰,轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯趸に?而初期 DO 為0.05～0.10mg/L的的反應(yīng)器內(nèi)ANAMMOX菌的活性不受影響,并可以在逐漸升高 DO的過程中穩(wěn)定運(yùn)行.

3.2 在DO為0～0.40mg/L的范圍內(nèi),提高曝氣量可以提高該工藝的總氮去除效率,當(dāng)DO達(dá)到0.5mg/L時(shí),ANAMMOX菌的活性受到抑制,導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)有大量亞氮積累從而破壞 CANON工藝.

3.3 穩(wěn)定運(yùn)行的CANON工藝可以承受一定程度的延時(shí)曝氣,短時(shí)高DO值對(duì)ANAMMOX菌的抑制是暫時(shí)的,當(dāng)降低 DO之后其活性可以馬上恢復(fù);初期 DO較低的反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)了污泥顆粒化的趨勢(shì).

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

[2] Egli K, Fanger U, Alvarez P, et al. Enrichment and characterization of an anammox bacterium from a rotating biological contactor treating ammonium-rich leachate [J].Archives of Microbiology, 2001,175(3):198-207.

[3] Strous M, Vangerven E, Kuenen J G, et al. Effects of aerobic and microaerobic conditions on anaerobic ammonium-oxidizing(Anammox) sludge [J]. Applied and Environmental Microbiology,1997,63(6):2446-2448.

[4] 楊 虹,李道棠,朱章玉.全程自養(yǎng)脫氨氮懸浮填料床反應(yīng)器性能的研究 [J]. 上海環(huán)境科學(xué), 2001,(8):369-371.

[5] 廖德祥,李小明,曾光明,等.單級(jí)SBR生物膜中全程自養(yǎng)脫氮的研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2005,25(2):222-225.

[6] Helmer-Madhok C, Schmid M, Filipov E, et al.Deammonification in biofilm systems: population structure and function [J]. Water Science and Technology, 2002,46(1/2):223-231.

[7] 國家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水檢測(cè)分析方法 [M]. 北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2002.

[8] GB/T 5750-2006 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法——無機(jī)非金屬指標(biāo) [S].

[9] Jaroszynski L W, Oleszkiewicz J A. Autotrophic ammonium removal from reject water: partial nitrification and anammox in one-reactor versus two-reactor systems [J]. Environmental Technology, 2011,32(3):289-294.

[10] 秦 宇,方 芳,郭勁松,等.溶解氧對(duì)單級(jí)自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)功能菌數(shù)量的影響 [J]. 微生物學(xué)報(bào), 2009,(6):773-779.

[11] 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.

[12] Sliekers A O, Third K A, Abma W, et al. CANON and Anammox in a gas-lift reactor [J]. Fems Microbiology Letters, 2003,218(2):339-344.

[13] Kartal B, Kuypers M M M, Lavik G, et al. Anammox bacteria disguised as denitrifiers: nitrate reduction to dinitrogen gas via nitrite and ammonium [J]. Environmental Microbiology, 2007,9(3):635-642.

[14] 秦 宇,郭勁松,方 芳,等.溶解氧及曝停比對(duì)單級(jí)自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2009,29(2):493- 498.

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

[16] Third K A, Paxman J, Schmid M, et al. Treatment of nitrogen-rich wastewater using partial nitrification and Anammox in the CANON process [J]. Water Science and Technology, 2005,52(4):47-54.

[17] 彭黨聰,Bernet Nicolas.供氧模式對(duì)序批式活性污泥反應(yīng)器硝化性能的影響 [J]. 環(huán)境工程, 1999,(6):10-13.

[18] 郝曉地.可持續(xù)污水-廢物處理技術(shù) [M]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2006:357-359.

[19] Qiao S, Nishiyama T, Fujii T, et al. Rapid startup and high rate nitrogen removal from anaerobic sludge digester liquor using a SNAP process [J]. Biodegradation, 2012,23(1):157-164.

[20] Liu T, Li D, Zeng H, et al. Microbial characteristics of a CANON reactor during the start-up period seeding conventional activated sludge [J]. Water Science and Technology, 2013,67(3):635-643.

[21] Winkler M, Kleerebezem R, Kuenen J G, et al. Segregation of Biomass in Cyclic Anaerobic/Aerobic Granular Sludge Allows the Enrichment of Anaerobic Ammonium Oxidizing Bacteria at Low Temperatures [J]. Environmental Science and Technology,2011,45(17):7330-7337.

The effect of dissolved oxygen on running CANON process in sequencing batch reactor.

LI Dong1*, CUI Shao- ming1,LIANG Yu-hai1, ZHANG Xiao-jing2, SU Qing-ling1, WU qing1, ZHANG Jie1,2
(1.Key Laboratory of Water Quality Science and Water Environment Recovery Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China；2.State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China).China Environmental Science, 2014,34(5)：1131～1138

The sludge that deriving from a stable CANON biofilter was seeded to two same SBR reactors at room temperature (22～26 ℃), in which the influence of DO on the nitrogen removal, stability and sludge morphology of CANON process were studied by setting different initial DO and DO gradient. The results showed that the reactor with the initial DO of 0.05～0.1mg/L could run stably with the ammonia and TN removal efficiency of 99% and 85.4%,respectively, while the reactor with initial DO of (0.40±0.5)mg/L showed rather lower removal efficiencies of 99% and 0,respectively. DO concentration was increased gradually from 0to 0.2, 0.4, 0.5mg/L, correspondingly, the anaerobic ammonia removal rate reached to 35.95, 23.89, 31.50, 19.25mgN/(L·h), respectively. Moreover, the reactor could still run normally after two hours’ extended aeration The activity of the CANON reactor went up with the increase of DO within a certain DO range, and the higher DO presented a large and irreversible impact on the early vaccinating CANON reactor while showed little and reversible influence on the stable CANON reactor. Micrographs indicated the tendency of sludge granulation in the stable CANON reactor.

DO；CANON；ANAMMOX；partial nitrification

X703.1

A

1000-6923(2014)05-1131-08

2013-09-10

新世紀(jì)人才支持計(jì)劃(NCET-10-0008);國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2012ZX07202-005)

* 責(zé)任作者, 教授, lidong2006@bjut.edu.cn

李 冬(1976-),女,遼寧丹東人,教授,博士,主要從事水科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究.發(fā)表論文100余篇.