工业废水及生活污水生物去氮技术分析-第2页-北极星水处理网

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反硝化菌生长速率远快于ANAMMOX菌，在高浓度有机物存在的环境下，ANAMMOX菌在竞争电子受体亚硝酸盐中处于劣势，因此NO2--N和NO3--N仍有很高的去除率.乙酸钠、蔗糖和柠檬酸三钠对NH4+-N的降解都有一定的促进作用，对NO2--N的去除几乎没有影响;投加了蔗糖和柠檬酸三钠后厌氧氨氧化系统TN的去除率提高了12%左右，从NO3--N的积累[图 2(c)]可以看出，蔗糖和柠檬酸三钠促进了异养反硝化反应，使NO3--N的累积量减少，致使系统出水TN浓度降低.

图 3为最大比厌氧氨氧化速率(SAA)随有机物浓度的变化曲线.在系统中投加不同的有机物，SAA存在一定的差别.投加葡萄糖后SAA迅速下降，当葡萄糖浓度为200 mg˙L-1时，SAA为0.38 mg˙(g˙h)-1，较不加葡萄糖时下降了84.2%，葡萄糖对ANAMMOX菌的活性抑制非常明显.乙酸钠对ANAMMOX菌的活性有一定促进作用，最大时SAA提高了26.1%，达到2.21 mg˙(g˙h)-1.蔗糖浓度低于40 mg˙L-1时，对ANAMMOX菌的活性几乎没有影响，保持在相对稳定的1.95 mg˙(g˙h)-1;继续提高蔗糖浓度系统中有机物对SAA促进作用越来越明显，当蔗糖浓度为80 mg˙L-1时，系统SAA提高了25.0%，达到最大的2.45 mg˙(g˙h)-1.少量的柠檬酸三钠对ANAMMOX菌的活性有少量的促进作用，最大时氨氧化速率提高了9.1%;柠檬酸三钠浓度超过80 mg˙L-1时ANAMMOX菌的活性出现抑制，继续提高COD浓度，SAA没有明显变化，保持在2.65 mg˙(g˙h)-1左右.乙酸钠、蔗糖和柠檬酸三钠在浓度为80 mg˙L-1时SAA都达到最大，较不加有机物时分别增加了0.44、0.49和0.25 mg˙(g˙h)-1，而葡萄糖浓度为80 mg˙L-1时系统中SAA下降了0.67 mg˙(g˙h)-1.不同有机物对ANAMMOX菌的活性影响不一样，对SAA的促进作用具体顺序为：蔗糖 > 乙酸钠 > 柠檬酸三钠 > 葡萄糖.

图 3 不同有机物对厌氧氨氧化活性的影响

2.2 不同有机物浓度下的厌氧氨氧化脱氮过程

2.2.1 葡萄糖作用下的厌氧氨氧化脱氮过程

葡萄糖对ANAMMOX系统脱氮过程的影响如图 4所示.从中可知，在实验初始阶段(不加有机物)，NH4+-N和NO2--N去除率均高于99%，TN去除率为84%.当葡萄糖浓度为20 mg˙L-1时，NH4+-N和NO2--N仍有较高的去除率，均高于90%.实验初始阶段和葡萄糖浓度为20 mg˙L-1时系统的SAA分别为14.39 mg˙(g˙h)-1和12.44 mg˙(g˙h)-1(图 3)，少量葡萄糖的加入对系统ANAMMOX菌的活性影响不大.当葡萄糖浓度大于120 mg˙L-1时NH4+-N、NO2-和TN的去除率明显下降;当葡糖糖浓度为200 mg˙L-1时，NH4+-N的平均去除率只有17%, 系统TN去除率不足20%，SAA只有2.30 mg˙(g˙h)-1，ANAMMOX菌降解NH4+-N的总体活性损失接近80%，系统ANAMMOX过程被严重抑制.

图 4 葡萄糖作用下厌氧氨氧化脱氮过程

NO2--N和NH4+-N按比例稳定的去除是ANAMMOX工艺稳定运行的关键. 图 4(e)中，由NO2--N与NH4+-N去除量的比值可知，系统中反应分为两个部分：第一个部分比值先降低后升高并逐渐接近1.32，且随着COD浓度的增加第一部分持续时间越来越长;第二部分比值继续增大高出理论值的过程，在此过程中亚硝酸盐氮去除量增加或氨氮的去除量减少.而生成的NO3--N与NH4+-N去除量的比值[图 4(f)]有类似的变化趋势.推测原因可能是系统中存在少量反硝化菌代谢NO3--N生成中间产物NO2--N补充了ANAMMOX的电子受体，从而降低了两者比例，与此相对应的NO3--N的累积量[图 4(c)]随着葡糖糖浓度的增加迅速降低.

刘金苓等的研究向培养成熟的自养厌氧氨氧化污泥中添加少量葡萄糖能促进NH4+-N和NO2--N的去除.李泽兵等在将异养反硝化菌和厌氧氨氧化菌混合培养过程中，葡萄糖表现出的最大抑制作用仅为6.49%.杨洋等在厌氧氨氧化系统中分别加入了少量(20 mg˙L-1)和大量(200 mg˙L-1)葡萄糖.结果表明, 少量有机物的加入对污泥的厌氧氨氧化活性影响不大，而大量有机物的加入在明显抑制其厌氧氨氧化活性的同时, 使污泥表现出较高的反硝化活性.朱静平等在ASBR反应器内研究了有机碳源条件下ANAMMOX反应器中的主要反应，结果表明有机碳源存在的条件下，ANAMMOX反应器内存在着自养ANAMMOX反应和异养反硝化反应的竞争，当有机碳源浓度较低时ANAMMOX反应为主要反应，而随着有机碳源浓度的提高，异养的反硝化菌的竞争优势逐渐提高，反应器内的反硝化反应活性也越高.

在本实验中，低浓度葡萄糖(80 mg˙L-1)对系统脱氮性能的影响不大，这可能是由于反应器中的异养反硝化菌数量较少，不能有效地进行反硝化作用.而且，当葡糖糖浓度低于80 mg˙L-1时，NH4+-N和NO2--N按比例稳定的去除，ANAMMOX能稳定运行.当葡萄糖浓度高于80 mg˙L-1时，两者比值波动较大ANAMMOX运行不稳定.

2.2.2 乙酸钠作用下的厌氧氨氧化脱氮过程

乙酸钠对ANAMMOX系统脱氮过程的影响如图 5所示.从中可知，NH4+-N和NO2--N浓度的减少随时间变化呈较好的线性关系.低浓度乙酸钠(120 mg˙L-1)环境下NH4--N、NO2--N和TN的去除率逐渐提高.乙酸钠浓度为120 mg˙L-1时NH4+-N去除率达到最大的99.1%.不断提高乙酸钠浓度的过程中，NO2--N的降解速率明显加快，NO3--N的生成量却逐渐减少，乙酸钠浓度为120 mg˙L-1时，反应器中NO3--N的累积量仅有0.07 mg˙L-1;由于NO2--N降解速率加快和NO3--N生成量的减少，TN的降解速率相应地也有所提升，去除率达到最大93%，出水TN的浓度从46.72 mg˙L-1降到13.87 mg˙L-1.当乙酸钠浓度为200 mg˙L-1时，NH4+-N的去除率降低为76%，而NO2--N和NO3--N一直保持较高的去除率，但由于出水NH4+-N浓度的提高导致TN的去除率降低至79%.

图 5 乙酸钠作用下厌氧氨氧化脱氮过程

原标题：工业废水及生活污水生物去氮技术分析

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