梁海濤 岳丹丹* 徐 韜 葉子豪
(沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院,遼寧 沈陽 110168)
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無機(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
(沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院,遼寧 沈陽110168)
通過試驗(yàn),分析了ASBR反應(yīng)器中無機(jī)碳源濃度對(duì)厭氧氨氧化的影響,指出當(dāng)無機(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,無機(jī)碳源,UASB反應(yīng)器,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)污泥無異味。
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),無機(jī)碳源濃度影響厭氧氨氧化反應(yīng),當(dāng)無機(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,隨著無機(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??梢?.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??梢娞妓釟溻c的濃度過高反而對(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??梢?,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。說明無機(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。
1)隨著無機(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,去除率降至95.68%。和在無機(jī)碳源投加進(jìn)行試驗(yàn)的推論一致,無機(jī)碳源對(duì)氨態(tài)氮的影響嚴(yán)重。
3)當(dāng)無機(jī)碳源的濃度大于1 g/L時(shí),發(fā)現(xiàn)雖然無機(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始波動(dòng),整個(gè)厭氧氨氧化反應(yīng)開始惡化,但這種惡化是可逆的。
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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
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