ABR厌氧氨氧化反硝化协同脱氮除碳研究

2结果与讨论

2.1 反应器水质变化分析

整个研究过程中，ABR反应器氮素变化情况见图2。

结果表明，反应器出水NO-2-N质量浓度在整个研究过程中均低于0.5mg/L，在阶段Ⅰ后期(17～27d)出现波动，出水平均在9mg/L，峰值达到11.2mg/L，阶段Ⅱ的第29d出水NO-2-N质量浓度为16.7mg/L。

从出水NH+4-N浓度来看，阶段Ⅰ、Ⅱ稳定在1mg/L以下，在阶段Ⅲ前期(46～57d)有小幅度波动，峰值达到约5mg/L，阶段Ⅲ后期稳定在2mg/L以下，这可能是由于进水COD的增加使得anammox菌产生不适反应，而在后期由于反应器A区除碳效率增加减缓了有机物对anammox菌的影响。

然而，反应器出水NH+4-N浓度在阶段Ⅳ出现上升，在18mg/L左右，在阶段Ⅴ出水NH+4-N质量浓度升至50mg/L，去除率大幅度降低。随着进水COD浓度的增加，A区反硝化作用增强，大量消耗进水的NO-2-N，造成进入anammox反应区(B区)的底物不足，降低了anammox过程的强度，导致NH+4-N去除量大幅度降低[14]。

从NO-3-N的生成量来看，反应器出水NO-3-N质量浓度均值一直维持在0.7mg/L，远低于进水中因杂质和硝化作用而带来的NO-3-N浓度(均值约18mg/L)，说明出水NO-3-N远低于进水加Anammox过程所产生的NO-3-N量，在C区存在显著的反硝化过程[15]。

整个研究过程中TN的去除率波动较大，基本保持在70%以上(图3)。在阶段Ⅰ前期(1～16d)TN去除率均在98%以上，比传统厌氧氨氧化过程高出10%左右[16]，认为在低有机碳源条件下，反硝化菌利用NO-3-N反硝化，提高了系统脱氮效果[17]。

在阶段Ⅰ后期(17～27d)由于出水NO-2-N的升高，导致TN去除率降低到94%，这与NO-2-N去除规律一致。在阶段Ⅱ前期，即进水COD质量浓度提高到60mg/L，出水NO-2-N质量浓度由阶段Ⅰ后期的9mg/L上升到第

29d的16.7mg/L，导致TN去除率再次降低到90%，2d后TN去除率回升到阶段Ⅰ前期的98%左右，说明反应器对COD的负荷冲击具有一定的适应能力，但需要一定的缓冲时间。

在阶段Ⅳ和阶段Ⅴ，TN去除率逐渐降低，从阶段Ⅳ稳定期的90%到阶段Ⅴ的75%，主要是出水NH+4-N的增加所引起的，变化趋势与NH+4-N出水浓度的变化趋势相一致。从TN去除效果来看，当COD增加到180mg/L时，TN去除率降低至70%，对整个反应器脱氮过程产生了很大的影响。

在不同COD浓度下，ABR反应器COD平均去除率在85%以上(除COD质量浓度在40mg/L外)。在阶段Ⅰ，COD去除率从30%大幅提高到73%，表明反硝化性能驯化耗时较短。在阶段Ⅱ和阶段Ⅲ，COD去除率较之阶段Ⅰ只是小幅提高，平均提高了3%。阶段Ⅳ和阶段Ⅴ，反应器运行稳定后，COD去除率达到92%。

在整个研究阶段，每次增加进水COD浓度，COD去除率均会出现小幅降低，2～3d后，COD去除率会逐渐提高并呈现稳定趋势，表明反应器对COD的胁迫具有较高的适应性，见图4。

2.2ABR反应器中碳氮去除分布

进水中碳氮在反应器不同隔室之间的去除存在差异，其去除量见表2。

进水中COD大部分是在A区得以去除，在阶段Ⅰ，反应器在A区COD实际去除量是30.5mg/L，而根据碳氮质量平衡可以得到阶段Ⅰ理论COD消耗量为33.2mg/L[18]，两者基本吻合，阶段Ⅱ～阶段Ⅳ的COD实际去除量和理论消耗量也基本一致。

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