DNAPR耦合Anammox工艺同步脱氮除磷特性

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:11-Jun
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近年来,短程反硝化(PD,NO3--N→NO2--N)日益受到人们青睐。反硝化除磷(DPR),作为污水生物除磷代表性工艺,因其具有“碳源同步使用”、无需曝气、污泥产量低等优势,也颇受关注。若将PD与DPR耦合,即可在反硝化聚磷菌(DPAOs)和反硝化聚糖菌(DGAOs)协同作用下进行NO3--N还原,并同时实现亚硝积累和磷去除,可为污水新型厌氧氨氧化组合除磷工艺的提出提供新思路。基于此,本文探究了短程反硝化-反硝化除磷工艺耦合厌氧氨氧化工艺处理城市污水和高硝酸盐废水实现同步脱氮除磷的可行性,考察了PD-DPR系统的启动与优化运行特性;另外,通过对提高进水体积构建新型反硝化亚硝积累除磷系统(DNAPR),并考察其启动特性、脱氮除磷性能及菌群结构特征。同时对新型反硝化亚硝积累除磷+厌氧氨氧化(DNAPR+Aanmmox)组合工艺的运行机制进行了研究,考察了其运行可行性和氮磷去除特性,以期为DNAPR+Aanmmox组合工艺对城市污水和高硝酸盐废水进行深度脱氮除磷提供实验数据支撑和理论支持。主要研究内容和成果如下:(1)考察了PD-DPR系统的启动及优化运行特性。以模拟城市污水和高硝酸盐废水为处理对象,在一个厌氧-缺氧-微曝气运行的序批示反应器(SBR)内,将短程反硝化工艺(PD,NO3--N→NO2--N)与反硝化除磷工艺(DPR)耦合,并通过对进水浓度、厌氧排水比和缺氧时间的调整,考察了PD-DPR系统的亚硝酸盐积累和除磷性能。结果表明,经过140 d,NO3--N→NO2--N转化率(NTR)为80.1%,PO43--P去除率高达97.64%。在厌氧段(180 min),聚糖菌(GAOs)和聚磷菌(PAOs)对污水有机碳源进行充分利用,将其转化为内碳源;缺氧段(150 min),反硝化聚糖菌(DGAOs)和异养反硝化菌(DOHOs)分别进行内源和外源短程反硝化实现NO2--N稳定积累,同时反硝化聚磷菌(DPAOs)进行高效反硝化吸磷;微曝气段(10 min),在不发生硝化反应的前提下,PAOs超量吸磷,提高了系统的除磷性能。系统出水NO2--N/NH4+-N为1.31∶1(接近厌氧氨氧化工艺理论值1.32∶1),PO43--P浓度为0.30 mg/L,COD浓度为12.94 mg/L。其出水水质可满足与厌氧氨氧化(Anammox)工艺耦合进行深度脱氮的需求。(2)构建了新型反硝化亚硝积累和除磷(DNAPR)系统。基于对PD-PDR系统启动和优化特性的研究基础上,改变运行体积,构建了一种新型的厌氧-缺氧-好氧-亚硝酸盐积累-除磷(DNAPR)工艺,实现了城市污水和硝酸盐(NO3--N)废水(体积比为5:1)的同步处理。DNAPR工艺中,通过调整进水组成、排出厌氧末端上清液、缩短缺氧时间、增加短时间曝气等措施,硝酸盐向亚硝酸盐的转化率(78.35%)和除磷率(98.34%)达到了预期的稳定效果。运行141天后,出水COD为16.63 mg/L,NO2--N为54.16 mg/L,PO43--P为0.37 mg/L,NO2--N/NH4+-N为1.3。微生物学分析表明,Thauera(34.9%)和unclassified_f_Rhodobacteraceae(6.79%)均为DNAPR的功能菌。(3)考察了DNAPR+Anammox组合工艺实现同步脱氮除磷的可行性。为探究低底物浓度对Anammox系统脱氮效果的影响,对Anammox系统提高进水体积,考察了其在低底物浓度条件下的运行特性。试验结果表明,降低底物浓度对Anammox的脱氮性能没有产生影响,最终出水NH4+-N、NO2--N浓度可稳定维持在0.46和0.63 mg/L,(35)NO2--N/(35)NH4+-N高达1.32。同时,为探究DNAPR+Anammox耦合工艺实现同步脱氮除磷的可行性,对DNAPR+Ananmmox耦合工艺进行长期运行测定,系统共运行73 d,TN去除率和PO43--P去除率分别达到了89%和99%,出水COD浓度低至16.67 mg/L。试验结果表明,DNAPR+Anammox组合工艺具备同步脱氮除磷性能,可用于城市污水的深度处理。
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