RLHB-AO吉林省地埋式一體化污水處理設(shè)備

RLHB-AO吉林省地埋式一體化污水處理設(shè)備

不同接種污泥ABR厭氧氨氧化的啟動特征

　　厭氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)生長速度緩慢[1]，在選擇啟動反應(yīng)器時需考慮其具有較好的生物截留能力，保證足夠的菌群. 而ABR反應(yīng)器具有可耐受較高的污染負荷、 良好的生物截留能力、 易于固液分離、 易形成顆粒污泥等特點，其對培養(yǎng)增殖速度緩慢的厭氧氨氧化菌具有優(yōu)勢，已經(jīng)應(yīng)用于厭氧氨氧化反應(yīng)的啟動和研究[2,3].

　　厭氧污泥如反硝化污泥，厭氧顆粒污泥等[4, 5, 6]均已成功應(yīng)用于厭氧氨氧化的啟動. 相較于絮狀污泥，顆粒污泥可有效減少微生物從反應(yīng)器中流失，以保證足夠的生物量. 但是顆粒污泥培養(yǎng)過程緩慢，嚴重阻礙了其應(yīng)用. 本文以ABR反應(yīng)器為厭氧氨氧化的啟動反應(yīng)器，分別接種*絮狀厭氧污泥、 厭氧顆粒/絮狀混合污泥，考察兩個厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動過程的差異、 添加部分顆粒污泥對絮狀污泥形成顆粒污泥的誘導(dǎo)效應(yīng)，并初步明確啟動過程中反應(yīng)器對污泥的截流率以及穩(wěn)定后各隔室對氮素去除的貢獻率，以期為厭氧氨氧化的啟動提供參考. 1 材料與方法 1.1 實驗裝置

　　實驗采用的ABR反應(yīng)器由有機玻璃制成. 反應(yīng)器長37.5 cm，寬8 cm，高度33 cm，持水高度26.5 cm，有效容積6.36 L. 反應(yīng)器分為5個隔室，每隔室升流區(qū)降流區(qū)格間寬度比為4 ∶1，折流板導(dǎo)向角45°(見圖 1). 反應(yīng)器整體密封保證厭氧，每隔室的上部使用橡膠管來排除產(chǎn)生的氣體，橡膠管采用水封，反應(yīng)器整體用遮陽塑料膜遮住避光. 采用恒流蠕動泵控制進水，反應(yīng)器放置于水浴中，利用溫度控制器維持反應(yīng)器溫度30~35℃.

　　　　圖 1 ABR反應(yīng)器裝置示意

　　1.2 接種污泥

　　本研究采用兩種污泥，污泥1：取自UASB反應(yīng)器的厭氧顆粒污泥，污泥濃度52.5 mg ·mL-1，污泥2：城市污水處理廠A2/O工藝的厭氧污泥，污泥濃度102mg ·g-1. 采用2個相同的ABR反應(yīng)器，*個反應(yīng)器(R1反應(yīng)器)接種污泥1和污泥2的混合污泥，按照1 ∶3質(zhì)量比混合，分別為2 250 mL的絮狀厭氧污泥和386 g的厭氧顆粒污泥; 第二反應(yīng)器(R2反應(yīng)器)接種污泥2共3 000 mL的絮狀厭氧污泥. 污泥在ABR反應(yīng)器各隔室均勻接種，接種后R1、 R2反應(yīng)器中混合液的污泥濃度相同(以MLSS值表示)，均為24.8g ·L-1.

　　1.3 反應(yīng)器運行條件

　　兩個ABR反應(yīng)器運行條件相同. 反應(yīng)器HRT設(shè)置在26 h，采用人工配水，進水的pH值為7.5±0.5，其組分包括(NH4)2SO4，NaNO2，以及KH2PO4 0.027g ·L-1，MgSO4 ·H2O 0.300g ·L-1，CaCl2 0.136g ·L-1，KHCO3 0.5g ·L-1，微量元素Ⅰ、 Ⅱ. 參照文獻[7]配制，按每1 L配水添加1 mL微量元素Ⅰ、 Ⅱ. NO2--N濃度過高會抑制厭氧氨氧化菌的活性[8]，逐漸提高進水氮素的濃度提高進水的基質(zhì)負荷，促進厭氧氨氧化菌的增長[9,10]. 1~68 d，NO2--N與NH4+-N濃度以1 ∶1配置，負荷控制在54.5 g ·(m3 ·d)-1(表 1); 69~114 d提高進水負荷，兩者負荷控制在62.3 g ·(m3 ·d)-1; 在第3階段后期NO2--N基本全部去除，而NH4+-N還有部分未被去除，在114~170 d提高NO2--N負荷為68.0 g ·(m3 ·d)-1，NH4+-N負荷維持在62.3 g ·(m3 ·d)-1，以期通過添加NO2--N負荷來去除NH4+-N，增強總氮的去除率.

　　表 1 啟動過程中氮負荷的變化

　　1.4 測定項目與方法

　　啟動過程中每天采集進出水水樣，成功啟動后采集每個格室水樣，分析NH4+-N、 NO2--N和NO3--N. 同時，測定接種污泥及啟動成功時每個格室污泥濃度(MLSS). NH4+-N:采用納氏試劑光度法，NO2--N:采用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法，NO3--N:采用紫外分光光度法，MLSS采用重量法[11]. 2 結(jié)果與討論

　　R1和R2反應(yīng)器均成功啟動了ANAMMOX反應(yīng)，啟動耗時分別為120 d和125 d. R1和R2反應(yīng)器的啟動規(guī)律相似，根據(jù)NH4+-N的去除規(guī)律可將兩個反應(yīng)器的啟動過程分為4個階段，分別為菌體水解期(出水NH4+-N高于進水，NO2--N基本被去除)、 活性停滯期(出水NH4+-N基本等于進水，出水NO2--N升高)、 活性提高期(NH4+-N、 NO2--N大幅度且同比例降低)和穩(wěn)定運行期(NH4+-N、 NO2--N的去除率穩(wěn)定，基本達到90%以上). 這與Yang等[12]對ANAMMOX啟動過程的研究結(jié)果*. 但是，有研究者將ANAMMOX啟動過程分為3個階段[13, 14, 15]，為活性遲滯期，活性提高期以及穩(wěn)定運行期，雖然比本研究少1個階段，但啟動過程氮素的去除規(guī)律基本*.

　　2.1 進出水水質(zhì)

　　2.1.1 R1反應(yīng)器的啟動特征

　　(1)菌體水解期(PhaseⅠ: 1~15 d)

　　運行開始前2 d，出水較渾濁，第1、 2 d出水的污泥濃度(以MLSS表示)為0.61、 0.35 g ·L-1. 但是，第3 d開始出水澄清，未檢測到SS流失，表明ABR反應(yīng)器對污泥具有較好的持留作用. 從水質(zhì)來看，啟動過程的前15 d出水NH4+-N明顯高于進水，而出水NO2--N的含量基本為零(圖 2)，跟其他學(xué)者的研究結(jié)果基本*. 孟凡能等[16]接種好氧顆粒污泥、 厭氧顆粒污泥、 氧化溝/短程硝化活性污泥組成的混合污泥啟動厭氧氨氧化反應(yīng)，在前11 d，NH4+-N出水亦大于進水，但NO2--N去除量可達0.02 kg ·(m3 ·d)-1，認為主要是菌體的溶酶作用導(dǎo)致了出水NH4+-N高于進水，溶酶作用產(chǎn)生的有機物以及接種污泥帶入的有機物可作為電子供體反硝化還原NO2--N，促進NO2--N被高效去除[17].