论文部分内容阅读
近年来氮污染日趋严重,厌氧氨氧化(Anammox)以亚硝酸氮为电子受体,氨氮为电子供体,完成自养脱氮。Anammox工艺具有高氨氮去除率,低能耗和环境友好等优点。然而,Anammox菌生长速率低,倍增时间为10-12天,这是其工程应用的主要障碍。电气石是一种以含硼为特征的含有铝、钠、铁、钙、镁等元素的环状硅酸盐晶体矿物,具有显著的热电性、压电性和自发电极性,研究表明电气石对微生物的生长代谢有积极促进作用。但电气石对Anammox菌的影响至今尚未有研究。本论文通过批式实验和连续实验考察了电气石对Anammox菌反应特性的影响,并从Anammox菌活性、环境pH和氧化还原电位(ORP)、Anammox污泥颗粒化、菌种筛选与进化等多方面进行分析,旨在构建一种操作简便、成本低廉、无外加能耗、无二次污染的提高Anammox工艺效能的方法。得到的主要结论如下:(1)用密度梯度离心纯化Anammox菌,以避免其他微生物的干扰,进行电气石对Anammox菌活性影响的批式实验。研究发现,电气石能明显提高Anammox菌活性,投加200g电气石g-1VSS L-1的样品,培养24h后活性为对照(不添加电气石)的176.6%;培养48h后多糖、蛋白质和总胞外聚合物(EPS)产量分别比对照增加17.3%,356.2%和179.7%;电气石能调控pH和ORP值并使其保持在Anammox菌适合范围,拓宽了Anammox菌对生长环境的适应性。(2)以活性污泥为接种物,采用两个平行的厌氧连续搅拌式生物反应器(CSTR)启动Anammox工艺,研究电气石对Anammox菌驯化与反应器启动的影响。研究发现,添加电气石反应器R2的污泥适应期比对照反应器R1缩短42天,且脱氮性能与耐负荷冲击性能更好;电气石可以调控pH和ORP,为驯化提供稳定环境;电气石能明显促进细胞生长代谢,提高Anammox菌反应活性,但并不利于污泥颗粒化。(3)以Anammox菌为接种物,采用两个平行的CSTR反应器研究电气石对连续运行的Anammox反应器脱氮性能的影响。研究发现添加电气石反应器R2的最大氮去除率(NRR=515.5mg-N L-1d-1)比对照反应器R1(NRR=462.8mg-N L-1d-1)提高11.4%,并且表现出更好的耐负荷冲击能力。