無(wú)機(jī)碳源濃度對(duì)厭氧氨氧化的影響研究

梁海濤　岳丹丹*　徐　韜　葉子豪

(沈陽(yáng)建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng)　110168)

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無(wú)機(jī)碳源濃度對(duì)厭氧氨氧化的影響研究

梁海濤岳丹丹*徐韜葉子豪

(沈陽(yáng)建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng)110168)

通過(guò)試驗(yàn)，分析了ASBR反應(yīng)器中無(wú)機(jī)碳源濃度對(duì)厭氧氨氧化的影響，指出當(dāng)無(wú)機(jī)碳源濃度大于2 g/L時(shí)，厭氧氨氧化菌代謝受到嚴(yán)重抑制，但是這種抑制是可逆的；當(dāng)無(wú)機(jī)碳源濃度恢復(fù)到1 g/L時(shí)，厭氧氨氧化菌的代謝恢復(fù)正常。

厭氧氨氧化，無(wú)機(jī)碳源，UASB反應(yīng)器，污泥

0　引言

1　試驗(yàn)裝置及接種污泥

1.1試驗(yàn)裝置

反應(yīng)裝置及工藝流程圖如圖1所示。厭氧氨氧化反應(yīng)器采用UASB反應(yīng)器(上流式厭氧污泥床反應(yīng)器)。反應(yīng)器材料為有機(jī)玻璃，分為污泥反應(yīng)區(qū)、污泥沉淀區(qū)、泥水分離區(qū)三部分。為保證厭氧氨氧化菌具有適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，對(duì)反應(yīng)器采取避光處理。

1.2接種污泥

接種污泥取自沈陽(yáng)市北部污水處理廠厭氧消化污泥，污泥呈黑色。本試驗(yàn)運(yùn)行前反應(yīng)器已穩(wěn)定運(yùn)行2年，污泥整體呈灰色，其中夾雜紅色顆粒污泥。從裝置底部取泥觀察，污泥均呈絮狀，沉降性好。反應(yīng)器內(nèi)污泥MLSS為3 672 mg/L，MLVSS為2 398 mg/L，MLVSS/MLSS為65.3%，反應(yīng)污泥無(wú)異味。

2　NaHCO3濃度對(duì)厭氧氨氧化的影響

人工配水氨態(tài)氮濃度150 mg/L，HRT為12 h～24 h，水浴溫度30 ℃，由于厭氧氨氧化菌反應(yīng)的最佳pH值為7.0～8.5。當(dāng)碳酸氫鈉濃度為2 g/L時(shí)，pH值為8.00。為了進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，把pH值都調(diào)整至8.00左右，進(jìn)行試驗(yàn)。

首先通過(guò)燒杯試驗(yàn)，利用pH計(jì)對(duì)人工配水中1 mol/L的NaOH的投加量進(jìn)行了試驗(yàn)。

不同濃度NaHCO3條件下1 mol/L的NaOH的投加量見(jiàn)表1。

表1　不同濃度NaHCO3條件下1 mol/L的NaOH的投加量

分別在碳酸氫鈉的濃度為0.1 g/L，0.25 g/L，0.5 g/L，0.75 g/L，1 g/L，1.5 g/L，2 g/L 7種情況下，對(duì)UASB反應(yīng)器中厭氧氨氧化反應(yīng)進(jìn)行研究，保持pH為8.00，HRT為12 h～24 h。之前運(yùn)行情況下，碳酸氫鈉濃度為0.5 g/L，pH值維持在7.5左右，HRT為12 h～24 h，水浴溫度為30 ℃。

從圖2中我們發(fā)現(xiàn)，無(wú)機(jī)碳源濃度影響厭氧氨氧化反應(yīng)，當(dāng)無(wú)機(jī)碳源濃度只有0.1 g/L時(shí)，整個(gè)厭氧氨氧化反應(yīng)會(huì)在一個(gè)代謝周期內(nèi)惡化，氨態(tài)氮的去除率呈現(xiàn)波動(dòng)向下的趨勢(shì)，隨著無(wú)機(jī)碳源濃度的增加，氨態(tài)氮的去除率逐漸上升，同時(shí)氨態(tài)氮的抗沖擊能力上升，當(dāng)濃度過(guò)低時(shí)，去除率會(huì)在第2天～第3天迅速下降，并且緩慢恢復(fù)，而當(dāng)濃度達(dá)到0.75 g/L時(shí)，氨態(tài)氮抗沖擊能力增強(qiáng)，去除率在第5天出現(xiàn)了下降之后，迅速恢復(fù)到99%以上，并維持穩(wěn)定。可見(jiàn)0.75 g/L為最佳狀態(tài)。

如圖3所示，當(dāng)碳酸氫鈉的濃度為1 g/L時(shí)，氨態(tài)氮的去除率到第3天出現(xiàn)第一次波動(dòng)，第5天出現(xiàn)了第2次波動(dòng)，之后緩慢恢復(fù)，并維持穩(wěn)定。當(dāng)碳酸氫鈉的濃度為1.5 g/L時(shí)，氨態(tài)氮的去除率在第3天出現(xiàn)最低，之后的9 d氨態(tài)氮的去除率保持在98%以上，較為穩(wěn)定。當(dāng)碳酸氫鈉的濃度為2 g/L時(shí)，氨態(tài)氮的去除率雖然維持在97%以上但是很不穩(wěn)定。可見(jiàn)碳酸氫鈉的濃度過(guò)高反而對(duì)厭氧氨氧化的影響較小。

如圖4所示，當(dāng)碳酸氫鈉的濃度為0.1 g/L時(shí)，亞硝酸鹽氮的去除率基本保持穩(wěn)定，沒(méi)有太大的波動(dòng)。當(dāng)碳酸氫鈉的濃度為0.25 g/L時(shí)，亞硝酸鹽氮的去除率在第3天出現(xiàn)了相對(duì)較大的波動(dòng)之后，恢復(fù)了穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)碳酸氫鈉的濃度為0.5 g/L時(shí)，亞硝酸鹽氮的去除率波動(dòng)較大，雖然其去除率一直穩(wěn)定在99%以上，但是波動(dòng)明顯大于碳酸氫鈉的濃度為0.25 g/L時(shí)亞硝酸鹽氮的去除率。可見(jiàn)，隨著碳酸氫鈉的濃度的增加對(duì)亞硝酸鹽氮的去除率的影響逐漸增大。

如圖5所示，當(dāng)碳酸氫鈉的濃度為1 g/L時(shí)，到第8天，亞硝酸鹽氮的去除率開(kāi)始下降，而且下降比較緩慢，到第11天去除率恢復(fù)到99%以上。當(dāng)碳酸氫鈉的濃度為1.5 g/L時(shí)，第6天亞硝酸鹽氮的去除率開(kāi)始下降，到第10天從99%下降至97.26%，對(duì)亞硝酸鹽氮的影響上升。當(dāng)碳酸氫鈉的濃度為2 g/L時(shí)，亞硝酸鹽氮的去除率第2天就出現(xiàn)了下降，從99%下降至94.93%，之后的10 d中，亞硝酸鹽氮的去除率很不穩(wěn)定，而且沒(méi)有恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。

如圖6所示，將碳酸氫鈉濃度分別為0.1 g/L，0.75 g/L，2 g/L時(shí)進(jìn)行了分析，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳酸氫鈉的濃度為0.1 g/L時(shí)，氨態(tài)

氮的去除率最差，當(dāng)碳酸氫鈉的濃度為2 g/L時(shí)，亞硝酸鹽氮的去除率最差。說(shuō)明無(wú)機(jī)碳源濃度低影響氨態(tài)氮，濃度高影響亞硝酸鹽氮。氨態(tài)氮去除率下降對(duì)亞硝酸鹽氮的去除率影響不大，但是亞硝酸鹽氮的去除率下降會(huì)嚴(yán)重影響氨態(tài)氮的去除率。

3　結(jié)語(yǔ)

1)隨著無(wú)機(jī)碳源的濃度從0.1 g/L上升至2 g/L，氨態(tài)氮的去除率逐漸下降，而亞硝酸鹽氮的去除率則反之。

2)當(dāng)無(wú)機(jī)碳源的濃度小于0.75 g/L時(shí)，對(duì)亞硝酸鹽氮的去除率影響很小，嚴(yán)重影響氨態(tài)氮的去除率，當(dāng)無(wú)機(jī)碳源濃度降至0.75 g/L時(shí)，氨態(tài)氮的去除率不但下降而且有惡化趨勢(shì)，去除率降至95.68%。和在無(wú)機(jī)碳源投加進(jìn)行試驗(yàn)的推論一致，無(wú)機(jī)碳源對(duì)氨態(tài)氮的影響嚴(yán)重。

3)當(dāng)無(wú)機(jī)碳源的濃度大于1 g/L時(shí)，發(fā)現(xiàn)雖然無(wú)機(jī)碳源濃度增大對(duì)氨態(tài)氮的去除率影響較小，但是當(dāng)改變無(wú)機(jī)碳源濃度時(shí)，氨態(tài)氮的抗沖擊能力較差，起初都有較大波動(dòng)，之后可以恢復(fù)，但是隨著無(wú)機(jī)碳源濃度的增加，亞硝酸鹽氮去除率出現(xiàn)嚴(yán)重的下降，同時(shí)亞硝酸鹽氮的累積，進(jìn)而對(duì)氨態(tài)氮的去除率也產(chǎn)生了影響，當(dāng)無(wú)機(jī)碳源濃度達(dá)2 g/L時(shí)，亞硝酸鹽氮去除率降至94.93%，氨態(tài)氮也隨著亞硝酸鹽氮的去除率下降開(kāi)始波動(dòng)，整個(gè)厭氧氨氧化反應(yīng)開(kāi)始惡化，但這種惡化是可逆的。

[1]李金堂.無(wú)機(jī)碳源對(duì)ASBR反應(yīng)器中厭氧氨氧化反應(yīng)的影響研究[J].環(huán)境科技,2011(4):25-28.

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[3]張肖靜.基于MBR的全程自養(yǎng)脫氮工藝(CANON)性能及微生物特性研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2014.

[4]汪濤.厭氧氨氧化工藝快速啟動(dòng)及菌群特性研究[D].大連：大連理工大學(xué),2012.

Study on the effect of inorganic carbon source concentration on anaerobic ammonium oxidation

Liang HaitaoYue Dandan*Xu TaoYe Zihao

(SchoolofMunicipalandEnvironmentEngineering,ShenyangJianzhuUniversity,Shenyang110168,China)

Through the experiment, this paper analyzed the influence of inorganic carbon source concentration in ASBR reactor to anaerobic ammoina oxidation. Point out when the dosage was more than 2 g/L, the metabolism of anaerobic ammonium oxidizing bacteria was severely inhibited. But this inhibition is reversible. When the inorganic carbon source was restored to 1 g/L, the metabolism of anaerobic ammonium oxidizing bacteria returned to normal.

anaerobic ammonium oxidation, inorganic carbon source, UASB reactor, sludge

1009-6825(2016)23-0123-02

2016-06-04

梁海濤(1990- )，男，在讀碩士

岳丹丹(1991- )，女，在讀碩士

X703

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