自营养脱氮反应器快速启动影响因素研究_陈海.pdf
《自营养脱氮反应器快速启动影响因素研究_陈海.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自营养脱氮反应器快速启动影响因素研究_陈海.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、收稿日期:2022-06-07基金项目:山东省高等学校科技计划(J17KA198);济南大学科技计划项目(XBS2001)作者简介:陈海,男,高级工程师,主要研究方向为市政工程。通讯作者:王嘉斌,男,教授,博士,主要研究方向为市政工程。引文格式:陈海,张欣源,朱玲利,等.自营养脱氮反应器快速启动影响因素研究 J.市政技术,2023,41(3):171-175.(CHEN H,ZHANG XY,ZHU L L,et al.Study on influencing factors of quickly starting for the autotrophic nitrogen removal re
2、actor J.Journal of municipaltechnology,2023,41(3):171-175.)文章编号:1009-7767(2023)03-0171-05第41卷第3期2023年3月Vol.41,No.3Mar.2023DOI:10.19922/j.1009-7767.2023.03.171Journal of Municipal Technology自营养脱氮反应器快速启动影响因素研究陈海1,张欣源2,朱玲利3,王嘉斌2*(1.大连市市政设计研究院有限责任公司,辽宁 大连 116011;2.济南大学 土木建筑学院,山东 济南 250022;3.南京市政设计研究院有限责
3、任公司,江苏 南京 210018)摘要:构建了 3 组自营养脱氮反应器,采用对比试验研究了接种污泥和 pH 等因素对自营养脱氮反应器启动效能的影响规律,解析了其作用原理。研究结果表明,接种 11 比例厌氧氨氧化污泥和反硝化污泥的混合污泥,自营养脱氮反应器启动更快,并具有较好的脱氮效能,氨氮去除率稳定在 90%以上;pH 为 7.68.0 时对自营养脱氮反应器的启动影响较小,pH 为 8.58.9 时表现出对厌氧氨氧化菌的抵制作用,亚硝酸盐积累现象明显,不能正常启动自营养脱氮反应器。分子生物学解析表明,不同接种污泥以及不同 pH 环境均会造成反应器中菌落结构的差异性变化,关键功能菌群相对丰度减小
4、,会影响到自营养脱氮反应体系的平衡,反应器脱氮效能下降。关键词:自营养脱氮;快速启动;接种污泥;pH;分子生物学中图分类号:X 703.3文献标志码:AStudy on Influencing Factors of Quickly Starting for the AutotrophicNitrogen Removal ReactorChen Hai1,Zhang Xinyuan2,Zhu Lingli3,Wang Jiabin2*(1.Dalian Municipal Design and Research Institute Co.,Ltd.,Dalian 116011,China;2.S
5、chool of Civil Engineering and Architecture,Jinan University,Jinan 250022,China;3.Nanjing Municipal Design and Research Institute Co.,Ltd.,Nanjing 210018,China)Abstract:Three groups of autotrophic nitrogen removal reactors were constructed.The effects of inoculated sludgeseeding and pH on the start-
6、up efficiency of the reactors were studied by comparative experiments,and the actionprinciples were analyzed.The research results show that autotrophic nitrogen removal starts faster when the mixedsludge is mixed with anaerobic ammonia oxidation and denitrifying sludge in the proportion of 1 to 1,an
7、d has betternitrogen removal efficiency with the stable ammonia nitrogen removal rate above 90%;The effect of pH on the start-up speed of autotrophic nitrogen removal reactor is lower when pH is 7.68.0;When pH is 8.58.9,it has resis-tance to anaerobic ammonia oxidizing bacteria,nitrite accumulates o
8、bviously and the reactor will not start normally.Molecular biology analysis shows that both different inoculated sludge and pH environment will cause differentchanges in the community structure in the reactor.The reduction of the relative abundance of key functional bacteriawill affect the balance o
9、f the autotrophic nitrogen removal reaction system and reduce the nitrogen removal efficiencyof the reactor.Key words:autotrophic nitrogen removal;quick start;inoculated sludge;pH;molecular biologyJournal of Municipal Technology第41卷氮素是导致水体富营养化的元凶之一,过量的氮素进入天然水体会促使藻类迅速生长,进而大量消耗水中的溶解氧,破坏水生态平衡1。在传统的生物脱氮
10、系统中,脱氮一般包括氨化、硝化和反硝化3个过程:首先,废水中的含氮有机物在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮2;其次,氨氧化菌以O2作为电子受体将铵根离子氧化为亚硝酸根离子,形成的亚硝酸根离子在亚硝酸盐氧化菌作用下以O2作为电子受体被进一步氧化为硝酸根离子3-4;最后,反硝化细菌以有机物作为电子供体将硝酸根离子反硝化生成氮气5。传统硝化-反硝化脱氮技术应用广泛,其运行稳定、出水效果好6-7,但也存在着处理能耗高、碳源需求量大等问题。自营养脱氮工艺作为新型脱氮技术之一,具有脱氮效率高、运行成本低等优点,在处理高氨氮、低C/N废水方面有着广阔的应用前景8-9。自营养脱氮工艺是利用
11、氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的共同作用进行脱氮,因此实现氨氧化菌与厌氧氨氧化菌的共存、共生并维持良好的反应平衡是自营养脱氮工艺稳定运行的关键10-11。通常氨氧化菌会与亚硝酸盐氧化菌在水处理工艺中共存,但亚硝酸盐氧化菌在硝化反应中会把亚硝酸根转化为硝酸根,导致亚硝酸根无法积累,使除氮效果减弱12-13。所以需要抑制亚硝酸盐氧化菌的活性以及找到适合氨氧化菌与厌氧氨氧化菌生长的条件,才能使自营养脱氮反应器快速启动。笔者拟通过对比试验研究接种污泥和pH等因素对自营养脱氮反应器启动过程的影响规律,并通过分子生物学分析解析其机理。1试验装置与检测方法试验用反应器由有机玻璃管制成,如图1所示。反应器内径为80
12、mm,高1.0 m;管壁上设置出水口,用以取样和排水;进水口设于反应器下部;反应器底部设排泥口,用于排出剩余污泥。反应器中保持35 恒温运行,使用温度控制仪保证恒温;使用内循环泵实现水力搅拌,保证良好的泥水混合。反应器内安装曝气头,通过阀门控制曝气量;反应器避光运行,防止光线对厌氧氨氧化菌产生影响。采用氯化铵和磷酸氢二钾模拟废水中的氨氮和三代磷酸盐,由碳酸氢钠提供碳源,使用NaOH调节废水pH。接种污泥分别为实验室自行培养的厌氧氨氧化污泥和济南某中水处理站的反硝化污泥。试验中微生物样品DNA提取采用OMEGA公司的土壤DNA提取试剂盒,PCR扩增采用GC-338F和518R为引物,扩增条带采用
13、DGGE图谱进行分析。2试验组织与结果分析笔者构建了3组反应器,分别为R1、R2、R3,其中R1接种反硝化污泥,R2、R3接种厌氧氨氧化污泥与反硝化污泥的混合污泥,混合比例为11(体积比);R1、R2、R3均控制接种污泥质量浓度为3 000 mg/L,反应器序批式运行,运行周期为24 h,每周期充放比50%,HRT=48 h,溶解氧质量浓度在0.50.9 mg/L,温度控制在35。R1、R2反应器pH为7.68.0,R3反应器pH为8.58.9。在运行初期向进水中同时投加氨氮与亚硝态氮,启动14 d后不再继续投加亚硝态氮。2.1接种污泥的影响接种污泥对反应器处理效能的影响如图24所示。由图24
14、可以看出,由于接种污泥不同,2组反应器内的氮转移过程表现出了不同的特点。2组反应器的出水氨氮质量浓度在初期均出现了升高甚至高于进水氨氮质量浓度的现象,这可能是因为接种污泥不适应新环境导致细菌自身裂解释放氨氮造成的。随着接种污泥逐步驯化,出水氨氮质量浓度逐步降低并最终维持在一个较低的水平。R1反应器在图1试验用反应器Fig.1 Experimental reactor172第3期进水停止投加亚硝态氮后依旧形成了较明显的亚硝态氮积累,R2反应器在运行22 d之后出水氨氮、亚硝态氮质量浓度均很低,出水硝态氮质量浓度稳定,说明氨氧化菌在自营养脱氮反应器内可以有效完成氨氮到亚硝态氮的短程硝化反应。因R1
15、反应器接种污泥为反硝化污泥,短期内较难形成有效的厌氧氨氧化菌富集,反硝化现象在一定程度上还存在,因此反应器内出现亚硝态氮积累现象,且出水硝态氮质量浓度较低。R2反应器能更快地适应驯化环境,接种污泥中厌氧氨氧化菌的存在使得短程硝化产生的亚硝态氮可以通过厌氧氨氧化途径去除,因此出水氨氮、亚硝态氮质量浓度均很低。通过上述分析可知,接种混合污泥可以更快速地完成自营养脱氮反应器的启动,且脱氮效能更佳。2.2pH的影响硝化细菌和厌氧氨氧化菌由于自身的生理特性不同,有不同的适宜pH范围,pH过高或过低都不利于细菌生长。pH对反应器处理效能的影响如图3、5、6所示。由图3、5、6可以看出,在R3反应器启动初期
16、,出水氨氮质量浓度略有波动,出水亚硝态氮、硝态氮质量浓度较高,亚硝态氮积累较明显,说明pH为8.58.9时厌氧氨氧化、反硝化过程受到了抑制,而短程硝化过程可以有效进行。全程硝化进行的并不彻底,可能与接种污泥为混合污泥且反应器中DO质量浓度偏低有关。至反应器启动驯化结束,R3反应器出水硝态氮和亚硝态氮质量浓度均较高,这说明图2R1反应器处理效能Fig.2 Treatment efficiency of Reactor R1图3R2反应器处理效能Fig.3 Treatment efficiency of Reactor R2图4R1、R2反应器氨氮去除率Fig.4 Ammonia nitrogen
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 营养 反应器 快速 启动 影响 因素 研究 陈海
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。