無機碳源濃度對厭氧氨氧化的影響研究

梁海濤　岳丹丹*　徐　韜　葉子豪

(沈陽建筑大學市政與環(huán)境工程學院，遼寧 沈陽　110168)

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無機碳源濃度對厭氧氨氧化的影響研究

梁海濤岳丹丹*徐韜葉子豪

(沈陽建筑大學市政與環(huán)境工程學院，遼寧 沈陽110168)

通過試驗，分析了ASBR反應器中無機碳源濃度對厭氧氨氧化的影響，指出當無機碳源濃度大于2 g/L時，厭氧氨氧化菌代謝受到嚴重抑制，但是這種抑制是可逆的；當無機碳源濃度恢復到1 g/L時，厭氧氨氧化菌的代謝恢復正常。

厭氧氨氧化，無機碳源，UASB反應器，污泥

0　引言

1　試驗裝置及接種污泥

1.1試驗裝置

反應裝置及工藝流程圖如圖1所示。厭氧氨氧化反應器采用UASB反應器(上流式厭氧污泥床反應器)。反應器材料為有機玻璃，分為污泥反應區(qū)、污泥沉淀區(qū)、泥水分離區(qū)三部分。為保證厭氧氨氧化菌具有適宜的生長環(huán)境，對反應器采取避光處理。

1.2接種污泥

接種污泥取自沈陽市北部污水處理廠厭氧消化污泥，污泥呈黑色。本試驗運行前反應器已穩(wěn)定運行2年，污泥整體呈灰色，其中夾雜紅色顆粒污泥。從裝置底部取泥觀察，污泥均呈絮狀，沉降性好。反應器內污泥MLSS為3 672 mg/L，MLVSS為2 398 mg/L，MLVSS/MLSS為65.3%，反應污泥無異味。

2　NaHCO3濃度對厭氧氨氧化的影響

人工配水氨態(tài)氮濃度150 mg/L，HRT為12 h～24 h，水浴溫度30 ℃，由于厭氧氨氧化菌反應的最佳pH值為7.0～8.5。當碳酸氫鈉濃度為2 g/L時，pH值為8.00。為了進行對比試驗，把pH值都調整至8.00左右，進行試驗。

首先通過燒杯試驗，利用pH計對人工配水中1 mol/L的NaOH的投加量進行了試驗。

不同濃度NaHCO3條件下1 mol/L的NaOH的投加量見表1。

表1　不同濃度NaHCO3條件下1 mol/L的NaOH的投加量

分別在碳酸氫鈉的濃度為0.1 g/L，0.25 g/L，0.5 g/L，0.75 g/L，1 g/L，1.5 g/L，2 g/L 7種情況下，對UASB反應器中厭氧氨氧化反應進行研究，保持pH為8.00，HRT為12 h～24 h。之前運行情況下，碳酸氫鈉濃度為0.5 g/L，pH值維持在7.5左右，HRT為12 h～24 h，水浴溫度為30 ℃。

從圖2中我們發(fā)現，無機碳源濃度影響厭氧氨氧化反應，當無機碳源濃度只有0.1 g/L時，整個厭氧氨氧化反應會在一個代謝周期內惡化，氨態(tài)氮的去除率呈現波動向下的趨勢，隨著無機碳源濃度的增加，氨態(tài)氮的去除率逐漸上升，同時氨態(tài)氮的抗沖擊能力上升，當濃度過低時，去除率會在第2天～第3天迅速下降，并且緩慢恢復，而當濃度達到0.75 g/L時，氨態(tài)氮抗沖擊能力增強，去除率在第5天出現了下降之后，迅速恢復到99%以上，并維持穩(wěn)定?？梢?.75 g/L為最佳狀態(tài)。

如圖3所示，當碳酸氫鈉的濃度為1 g/L時，氨態(tài)氮的去除率到第3天出現第一次波動，第5天出現了第2次波動，之后緩慢恢復，并維持穩(wěn)定。當碳酸氫鈉的濃度為1.5 g/L時，氨態(tài)氮的去除率在第3天出現最低，之后的9 d氨態(tài)氮的去除率保持在98%以上，較為穩(wěn)定。當碳酸氫鈉的濃度為2 g/L時，氨態(tài)氮的去除率雖然維持在97%以上但是很不穩(wěn)定?？梢娞妓釟溻c的濃度過高反而對厭氧氨氧化的影響較小。

如圖4所示，當碳酸氫鈉的濃度為0.1 g/L時，亞硝酸鹽氮的去除率基本保持穩(wěn)定，沒有太大的波動。當碳酸氫鈉的濃度為0.25 g/L時，亞硝酸鹽氮的去除率在第3天出現了相對較大的波動之后，恢復了穩(wěn)定的狀態(tài)。當碳酸氫鈉的濃度為0.5 g/L時，亞硝酸鹽氮的去除率波動較大，雖然其去除率一直穩(wěn)定在99%以上，但是波動明顯大于碳酸氫鈉的濃度為0.25 g/L時亞硝酸鹽氮的去除率?？梢?，隨著碳酸氫鈉的濃度的增加對亞硝酸鹽氮的去除率的影響逐漸增大。

如圖5所示，當碳酸氫鈉的濃度為1 g/L時，到第8天，亞硝酸鹽氮的去除率開始下降，而且下降比較緩慢，到第11天去除率恢復到99%以上。當碳酸氫鈉的濃度為1.5 g/L時，第6天亞硝酸鹽氮的去除率開始下降，到第10天從99%下降至97.26%，對亞硝酸鹽氮的影響上升。當碳酸氫鈉的濃度為2 g/L時，亞硝酸鹽氮的去除率第2天就出現了下降，從99%下降至94.93%，之后的10 d中，亞硝酸鹽氮的去除率很不穩(wěn)定，而且沒有恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。

如圖6所示，將碳酸氫鈉濃度分別為0.1 g/L，0.75 g/L，2 g/L時進行了分析，我們發(fā)現，當碳酸氫鈉的濃度為0.1 g/L時，氨態(tài)

氮的去除率最差，當碳酸氫鈉的濃度為2 g/L時，亞硝酸鹽氮的去除率最差。說明無機碳源濃度低影響氨態(tài)氮，濃度高影響亞硝酸鹽氮。氨態(tài)氮去除率下降對亞硝酸鹽氮的去除率影響不大，但是亞硝酸鹽氮的去除率下降會嚴重影響氨態(tài)氮的去除率。

3　結語

1)隨著無機碳源的濃度從0.1 g/L上升至2 g/L，氨態(tài)氮的去除率逐漸下降，而亞硝酸鹽氮的去除率則反之。

2)當無機碳源的濃度小于0.75 g/L時，對亞硝酸鹽氮的去除率影響很小，嚴重影響氨態(tài)氮的去除率，當無機碳源濃度降至0.75 g/L時，氨態(tài)氮的去除率不但下降而且有惡化趨勢，去除率降至95.68%。和在無機碳源投加進行試驗的推論一致，無機碳源對氨態(tài)氮的影響嚴重。

3)當無機碳源的濃度大于1 g/L時，發(fā)現雖然無機碳源濃度增大對氨態(tài)氮的去除率影響較小，但是當改變無機碳源濃度時，氨態(tài)氮的抗沖擊能力較差，起初都有較大波動，之后可以恢復，但是隨著無機碳源濃度的增加，亞硝酸鹽氮去除率出現嚴重的下降，同時亞硝酸鹽氮的累積，進而對氨態(tài)氮的去除率也產生了影響，當無機碳源濃度達2 g/L時，亞硝酸鹽氮去除率降至94.93%，氨態(tài)氮也隨著亞硝酸鹽氮的去除率下降開始波動，整個厭氧氨氧化反應開始惡化，但這種惡化是可逆的。

[1]李金堂.無機碳源對ASBR反應器中厭氧氨氧化反應的影響研究[J].環(huán)境科技,2011(4):25-28.

[2]MULDER A,VANDEGRAFF A A,ROBERTSON L A,et al.Anaerobic ammonium oxidation discovered in a de-nitrifying fluidized-bed reactor[J].FEMS Microbiol Ecol,1995(16):177-184.

[3]張肖靜.基于MBR的全程自養(yǎng)脫氮工藝(CANON)性能及微生物特性研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學,2014.

[4]汪濤.厭氧氨氧化工藝快速啟動及菌群特性研究[D].大連：大連理工大學,2012.

Study on the effect of inorganic carbon source concentration on anaerobic ammonium oxidation

Liang HaitaoYue Dandan*Xu TaoYe Zihao

(SchoolofMunicipalandEnvironmentEngineering,ShenyangJianzhuUniversity,Shenyang110168,China)

Through the experiment, this paper analyzed the influence of inorganic carbon source concentration in ASBR reactor to anaerobic ammoina oxidation. Point out when the dosage was more than 2 g/L, the metabolism of anaerobic ammonium oxidizing bacteria was severely inhibited. But this inhibition is reversible. When the inorganic carbon source was restored to 1 g/L, the metabolism of anaerobic ammonium oxidizing bacteria returned to normal.

anaerobic ammonium oxidation, inorganic carbon source, UASB reactor, sludge

1009-6825(2016)23-0123-02

2016-06-04

梁海濤(1990- )，男，在讀碩士

岳丹丹(1991- )，女，在讀碩士

X703

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