單級自養(yǎng)脫氮EGSB反應(yīng)器脫氮性能及模擬研究.pdf

1、單級自養(yǎng)脫氮工藝是一種高效、經(jīng)濟的脫氮工藝，在一個反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)由自養(yǎng)菌完成的NH4+-N至N2的全部轉(zhuǎn)化過程。該工藝具有需氧量少，無需外加碳源等優(yōu)點。EGSB反應(yīng)器具有較高的上升流速、可快速實現(xiàn)污泥顆粒化，保持反應(yīng)器中大量的活性微生物量，有利于反應(yīng)器高效、穩(wěn)定運行。本文以單級自養(yǎng)脫氮EGSB反應(yīng)器為研究對象，考察 EGSB反應(yīng)器脫氮性能的影響因素及微生物多樣性，基于ASM1的微生物死亡-再生理論，建立單級自養(yǎng)脫氮EGSB反應(yīng)器脫氮模型，

2、模擬反應(yīng)器的脫氮性能及顆粒污泥內(nèi)微生物的空間分布，研究成果可為優(yōu)化單級自養(yǎng)脫氮EGSB反應(yīng)器的運行提供技術(shù)指導(dǎo)。論文主要結(jié)論如下：
　?、僖耘卧囼炑芯緿O與氨氮濃度對單級自養(yǎng)脫氮EGSB反應(yīng)器脫氮性能的影響，當(dāng)污泥區(qū)DO由0.4mg/L提高至0.8mg/L時，反應(yīng)器TN去除率逐漸降低，分別為80.2%、75.5%和67.4%。為實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮EGSB反應(yīng)器中亞硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)的主導(dǎo)地位，并保持高效、穩(wěn)定的脫氮性能，需將

3、污泥區(qū) DO控制在合適的范圍內(nèi)。隨著進水氨氮濃度的增加，TN去除率基本不變，氨氮濃度對反應(yīng)器脫氮性能不會造成影響，但反應(yīng)器達到平衡的時間有所增加。
　　以連續(xù)流試驗研究氮負(fù)荷對單級自養(yǎng)脫氮 EGSB反應(yīng)器脫氮性能的影響，通過減少HRT提高反應(yīng)器進水TN負(fù)荷會降低其NH4+-N和TN去除率。相比進水氨氮濃度為100mg/L，EGSB反應(yīng)器在進水氨氮濃度為500mg/L的條件下，可將氮負(fù)荷提到更高的水平。當(dāng)進水TN負(fù)荷為1750 mg

4、/(L?d)時，反應(yīng)器的脫氮性能最優(yōu)， NH4+-N和TN平均去除率分別達到了89.2%和73.3%，TN平均去除負(fù)荷為1287.8 mg/(L?d)。
　　高通量測序結(jié)果表明，單級自養(yǎng)脫氮顆粒污泥中好氧氨氧化菌（AOB）和厭氧氨氧化菌（AnAOB）為優(yōu)勢功能菌，同時檢測到亞硝酸鹽氧化菌（NOB）和異養(yǎng)反硝化菌（HB）。其中，AOB菌屬為Nitrosomonadaceae_uncultured屬和亞硝化單胞菌屬(Nitrosomo

5、nas）， AnAOB菌屬包括待定布羅卡地菌屬（Candidatus_Brocadia）和待定斯圖加特庫氏菌屬（Candidatus_Kuenenia）。
　?、诨贏SM1中的微生物死亡-再生理論，利用AQUASIM2.0軟件建立了包含AOB、NOB、AnAOB和HB4類微生物的反應(yīng)器脫氮模型。對模型參數(shù)進行敏感性分析與校準(zhǔn)后，模擬值與實測值能較好地吻合。利用批次試驗與連續(xù)流試驗對建立的模型進行驗證，結(jié)果顯示，建立的單級自養(yǎng)脫氮

6、 EGSB反應(yīng)器脫氮模型可對批次試驗和連續(xù)流試驗結(jié)果進行較好地模擬。
　　③采用建立的單級自養(yǎng)脫氮EGSB反應(yīng)器脫氮模型研究反應(yīng)器穩(wěn)定運行條件下，溶解氧、氨氮濃度、水力停留時間等對出水水質(zhì)的影響。模擬結(jié)果顯示，溶解氧與反應(yīng)器的出水水質(zhì)密切相關(guān)，是決定微生物種群在顆粒污泥內(nèi)分布的關(guān)鍵因素。將溶解氧控制在合適的范圍內(nèi)，可實現(xiàn)AOB與AnAOB在顆粒污泥內(nèi)合理的空間分布，從而使得單級自養(yǎng)脫氮 EGSB反應(yīng)器發(fā)揮良好的協(xié)同脫氮作用。在不同