城市廢水處理設(shè)備,城鎮(zhèn)污水廠尾水深度脫氮是廢水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn), 尾水中存在大量的氮污染物, 易造成水體富營養(yǎng)化, Yu等的研究發(fā)現(xiàn), 我國各省除西藏區(qū)域外均有流域污染問題, 京杭大運(yùn)河在1980年、巢湖在1985年和滇池在1981年均已開始出現(xiàn)氮污染, 氮累積近40年.目前常見的深度脫氮有生物法和物化法, 如離子交換法、膜分離法、反硝化生物濾池(DNBF)、移動床生物膜反應(yīng)器(MBBR)和人工濕地法等.但深度脫氮技術(shù)均存在碳源不足的現(xiàn)象, 通常補(bǔ)充外加碳源, 例甲醇、葡萄糖、乙醇和乙酸鈉等, 然而外加碳源存在成本增加、資源浪費(fèi)等問題.有研究者于1975年在Bardenpho工藝基礎(chǔ)上提出發(fā)展帶有前置厭氧段的Phoredox系列同步脫氮除磷工藝, 認(rèn)為隨著人們對污水處理生物原理認(rèn)識的加深, *可以設(shè)計(jì)出可靠的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)出水, 即TN < 3 mg·L-1.此外, 北京、昆明、巢湖和太湖等重點(diǎn)區(qū)域及流域?qū)N排放標(biāo)準(zhǔn)從20 mg·L-1(一級B)和15 mg·L-1(一級A), 提升為10 mg·L-1, 甚至5 mg·L-1, 逐漸向極限脫氮邁進(jìn).
【江西科豐環(huán)保有限公司】本工廠主要生產(chǎn)MBR膜一體化污水處理成套設(shè)備,設(shè)備不產(chǎn)生污泥,不加藥,含膜反沖洗功能,永bu堵膜,一罐搞定。可委托加工/貼牌生產(chǎn)/專li*/安裝培訓(xùn)/免費(fèi)安裝調(diào)試/。合同承諾出水達(dá)*A排放標(biāo)準(zhǔn),歡迎來工廠參觀考察。
甲烷氧化菌能氧化甲烷并產(chǎn)生有機(jī)物, 并在氮存在時(shí), 甲烷氧化菌氧化甲烷的過程伴隨著氮污染物的去除, 該過程分別為好氧甲烷氧化耦合反硝化(AME-D)和厭氧甲烷氧化耦合反硝化(ANME-D).其中, 好氧甲烷氧化菌早于1906年被發(fā)現(xiàn), 但AME-D過程初是由Harremoes等于20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn).此外, 1978年Rhee等*證實(shí)了好氧條件下的甲烷氧化耦合反硝化是由甲烷氧化菌和反硝化菌共同完成的, 即甲烷氧化過程中產(chǎn)生的有機(jī)物被反硝化菌利用進(jìn)行反硝化;Sun等利用膜生物反應(yīng)器(MBfR)進(jìn)行污水脫氮實(shí)驗(yàn), 得到大反硝化率為97%;李彥澄等采用生物膜反應(yīng)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 可實(shí)現(xiàn)硝酸鹽氮去除率高為98.93%.
目前, 好氧甲烷氧化耦合反硝化(AME-D)的機(jī)制有兩種解釋:①好氧甲烷氧化菌單獨(dú)脫氮, 有關(guān)研究從基因組和轉(zhuǎn)錄方面分析, 發(fā)現(xiàn)好氧甲烷氧化菌中存在nirS、nirK和norB等能產(chǎn)生脫氮過程的基因, 但至今仍未發(fā)現(xiàn)1株具有全部反硝化功能基因的好氧甲烷氧化菌, 由于好氧甲烷氧化菌體內(nèi)的反硝化功能基因廣泛分布, 其在高硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮的環(huán)境中具有生存優(yōu)勢;②協(xié)同脫氮, 甲烷氧化菌氧化過程中會產(chǎn)生中間產(chǎn)物(有機(jī)物), 如甲醇、檸檬酸鹽和乙酸鹽等, 反硝化菌會利用中間產(chǎn)物作為碳源進(jìn)行反硝化脫氮.
好氧甲烷耦合反硝化(AME-D)在城鎮(zhèn)污水廠尾水深度脫氮方面具有巨大的應(yīng)用潛力, 所需甲烷為可再生能源, 可由污水處理廠的厭氧處理工藝產(chǎn)生.本研究采用改良型反硝化生物濾池, 在人工模擬城鎮(zhèn)污水廠尾水的情況下, 構(gòu)建出AME-D極限脫氮系統(tǒng), 考察了運(yùn)行方式對系統(tǒng)效能的影響, 對出水中有機(jī)物的官能團(tuán)進(jìn)行拉曼光譜分析, 并采用16S rRNA基因測序技術(shù)分析微生物群落結(jié)構(gòu), 以期為城鎮(zhèn)污水廠尾水深度脫氮提供技術(shù)支持和理論支撐.
城市廢水處理設(shè)備,
1.1 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)
本研究采用人工模擬城鎮(zhèn)污水廠尾水, 模擬廢水水質(zhì)參數(shù)分別為:COD 20 mg·L-1、總氮20 mg·L-1、硝酸鹽氮12 mg·L-1、氨氮8 mg·L-1和總磷1 mg·L-1.其中硝氮采用NaNO3模擬, 氨氮采用NH4Cl模擬, COD采用葡萄糖模擬, 總磷采用KH2PO4模擬.為保證微生物的正常生長, 添加微生物必需的微量元素, 微量元素的濃度分別為(mg·L-1)[13]:MgSO4·7H2O, 1 000; CaCl2·2H2O, 200; Fe-EDTA, 0.38; Na2MoO4·H2O, 0.26; FeSO4·7H2O, 0.90; MnCl2·4H2O, 0.02; CoCl2·6H2O, 0.05; H3BO3, 0.015; Na-EDTA, 0.25; ZnSO4·7H2O, 0.40; NiCl2·6H2O, 0.01; CuSO4·5H2O, 1.25.
1.2 實(shí)驗(yàn)裝置
本實(shí)驗(yàn)所采用生物膜反應(yīng)器如圖 1所示, 該反應(yīng)器與反硝化生物濾池構(gòu)造類似, 主體為雙層構(gòu)造, 反應(yīng)器內(nèi)層的有效體積為2 L, 底部設(shè)置曝氣管, 并鋪設(shè)鵝卵石(6~8 mm)墊層5 cm, 采用填料為石英砂(2~4 mm), 外層為水浴保溫層, 通過循環(huán)水控制溫度, 反應(yīng)器可分為連續(xù)式和間歇式兩種運(yùn)行方式.本實(shí)驗(yàn)所需氣體為甲烷(3%)與空氣(97%)形成的混合氣體, 并在反應(yīng)器出氣管上設(shè)置甲烷在線監(jiān)測儀.
采集間歇運(yùn)行方式下的進(jìn)出水進(jìn)行拉曼光譜分析, 其圖譜如圖 4所示, 拉曼光譜圖解析如表 2所示, 通過比對圖譜可知, 進(jìn)水中波數(shù)為416.46 cm-1和出水中波數(shù)為421.25 cm-1的峰, 該峰由PO43-的PO4對稱變角振動引起, 主要是由于實(shí)驗(yàn)用水中含有磷酸鹽等營養(yǎng)物質(zhì).進(jìn)水經(jīng)過處理后, 波數(shù)為1 051.57 cm-1的峰明顯消失, 而該峰由NO3-對稱伸縮引起, 進(jìn)一步說明系統(tǒng)對硝酸鹽氮具有較高的去除能力.出水中明顯增強(qiáng)的峰為497.94 cm-1, 說明系統(tǒng)中產(chǎn)生了具有官能團(tuán)P— Cl的物質(zhì).此外, 出水中明顯增強(qiáng)的峰分別為608.81、623.46和672.90 cm-1, 醇COH面外彎曲或C—H面外彎曲振動吸收引起, 說明甲烷被氧化形成的中間產(chǎn)物可能主要為醇類物質(zhì).Kauffmann等用拉曼光譜測定硝酸鹽溶液, 在1 047 cm-1波長處得到特定NO3-的陰離子.占新華等進(jìn)行水溶性有機(jī)物和多環(huán)芳烴結(jié)合特征的紅外光譜研究, 得到在610~690 cm-1吸收峰之間含有酚基功能團(tuán)的結(jié)論.
2.3 微生物多樣性分析
對接種污泥和AME-D極限脫氮系統(tǒng)中的微生物進(jìn)行16S rRNA基因測序分析, 如圖 5所示, 在門水平上[圖 5(a)], 接種污泥中檢測出26門, AME-D極限脫氮系統(tǒng)中檢測出17門.接種污泥中的優(yōu)勢門分別為變形菌門(Proteobacteria, 21.88%)、綠彎菌門(Chloroflexi, 33.48%)、擬桿菌門(Bacteroidetes, 10.19%)、硝化螺旋菌門(Nitrospirae, 5.11%)和浮霉菌門(Planctomycetes, 1.15%).AME-D極限脫氮系統(tǒng)中優(yōu)勢門分別為變形菌門(Proteobacteria, 76.10%)、綠彎菌門(Chloroflexi, 3.59%)、擬桿菌門(Bacteroidetes, 2.81%)、硝化螺旋菌門(Nitrospirae, 0.10%)和浮霉菌門(Planctomycetes, 0.17%), 其中, 豐度變化大的為變形菌門, 1994年就有研究者發(fā)現(xiàn)微生物用于水處理方面主要的為變形菌門, 且大部分反硝化細(xì)菌和甲烷氧化菌均屬于變形菌門.說明該系統(tǒng)對變形菌門生長有促進(jìn)作用, 而對綠彎菌門、擬桿菌門、浮霉菌門和硝化螺旋菌門有抑制作用.