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2.2、SNAD生物膜的驯化培养
在已经完成挂膜的ANAMMOX反应器内投入已驯养好的亚硝化污泥,通过控制溶解氧(0.8~1.2mg/L),实现在一个反应器中同时进行半硝化和厌氧氨氧化反应(CANON反应)。CANON反应运行结果如图3所示。在CANON工艺启动与运行阶段,反应器进水NH4+-N浓度控制在150mg/L左右。
0~12d,反应器出水NH4+-N浓度逐渐从48.4mg/L升至76.5mg/L。出水NO3--N浓度却有所降低,这主要是因为通过调控及优化溶解氧,水力停留时间等条件后,亚硝化菌在生物膜耗氧区将部分NH4+-N氧化成NO2--N,使生物膜内层进行变为厌氧环境有利于厌氧氨氧化反应的进行,使有一部分硝化菌由于环境条件,种间斗争被分解。
并且在此期间内,亚硝化细菌与ANAMMOX菌协同共生需要一段适应期,因此氮的转化形式并不吻合CANON反应;随着实验的进行,亚硝化在生物膜好氧区开始逐渐占据主导地位,亚硝化细菌消耗生物膜内部的溶解氧将部分NH4+-N氧化NO2--N,为下一步ANAMMOX反应提供厌氧条件,此时ANAMMOX菌趋向于生物膜内侧生长并在在厌氧环境下将剩余的NH4+-N和亚硝化产生的亚硝态氮转化成氮气。
12~24d,出水NH4+-N浓度基本保持稳定趋势降低,从76.5mg/L降低至30.3mg/L,NH4+-N去除率从47.5%增至73.3%,TN的去除率达到了70%左右,两种菌群对底物的去除达到平衡,从而使得NH4+-N与NO2--N、NO3--N都能得到有效去除,实现CANON自养脱氮。
向已经完成挂膜的CANON的反应器内投入已驯养好的反硝化污泥,原水中加入COD,进行SNAD生物膜的挂膜过程。如图4所示,12d以内,出水COD浓度由87.1mg/L降至47.2mg/L,出水NH4+-N浓度由50.7mg/L降低到36.9mg/L,NO2--N浓度与NO3--N浓度在12d时都已降至3mg/L,表明反硝化污泥效果良好。12d内COD与TN去除率分别为53.4%与71.6%,反应器内悬浮污泥浓度低于100mg/L,表明SNAD填料基本完成挂膜过程。
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