NdFeB磁性顆粒強化自營養(yǎng)脫氮工藝啟動及運行特性研究.pdf

1、隨著人們經濟生活水平的提高，氮素的污染嚴重影響了水體環(huán)境和人類的健康，解決氮素污染問題已迫在眉睫。當前的脫氮工藝主要以傳統(tǒng)的硝化-反硝化為主，存在占地面積大、處理費用高等問題。以短程硝化與厭氧氨氧化為核心的自營養(yǎng)脫氮技術與傳統(tǒng)的硝化-反硝化技術相比，可節(jié)省62.5％的曝氣量和100％的碳源，但該技術需實現(xiàn)好氧氨氧化菌和厭氧氨氧化菌的共存，且厭氧氨氧化菌世代周期長、對環(huán)境敏感、富集困難等因素限制了其應用。研究表明，磁場能夠誘導厭氧氨氧化菌

2、的富集，提高厭氧氨氧化菌的活性。但是目前采用的外加磁場方式存在隨距離的增加磁場強度衰退明顯的現(xiàn)象，很難在反應器內形成穩(wěn)定、均勻的磁場分布。反應器內加磁技術相較于外加磁場技術具有磁場均勻，污泥沉降性能好，易于富集厭氧氨氧化菌等優(yōu)勢，但也存在磁粉易流失，磁場強度偏低等問題。這也制約了磁場強化自營養(yǎng)脫氮技術的發(fā)展。
　　因此，本試驗對新型的高磁場強度磁性顆粒的制備方法進行了研究，選取影響磁性顆粒磁場強度的五個主要因素偶聯(lián)劑、粘合劑、磁粉

3、配比、粒徑大小、充磁時間開展單因素試驗與響應面分析，結果顯示選擇鈦酸酯偶聯(lián)劑、聚乙烯醇/海藻酸鈉粘合劑、納米Fe3O4添加量為5％、粒徑大小為2mm、充磁時間為60min為最優(yōu)的制備條件，制備出的磁性顆粒的磁場強度能夠達到0.85mT。對磁性顆粒的掃描電鏡圖顯示顆粒比表面積大，能夠為微生物的附著提供載體。
　　以前期試驗培養(yǎng)的厭氧氨氧化菌污泥為試驗對象，研究了磁性顆粒投加量對厭氧氨氧化污泥的比氨氧化速率和脫氫酶活性的影響。在磁性顆

4、粒投加量為0mg/L-50mg/L之間時，隨著投加量的增加，厭氧氨氧化污泥的比氨氧化速率和脫氫酶活性呈現(xiàn)均呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律。當投加量為30mg/L時，厭氧氨氧化污泥的最大比氨氧化速率和脫氫酶活性達到最大值，分別為225mgN/(g VSS·d)、39mg TF/(L·h)。
　　實驗中采用對比實驗研究了磁性顆粒對自營養(yǎng)脫氮反應器啟動的影響規(guī)律。啟動反應器R1（未投加磁性顆粒）、反應器R2（投加磁性顆粒30mg/L）兩個SBR

5、反應器，結果表明R1、R2均能成功啟動自營養(yǎng)脫氮體系，啟動時間分別為126d，105d。穩(wěn)定運行過程中，總氮的去除率分別為50％、65％，氮氮去除負荷分別為50、60gN/(m3·d)。在厭氧氨氧化啟動階段，高通量測序結果顯示，反應器R2厭氧氨氧化菌的豐度高于R1，反應器R2厭氧氨氧化的啟動時間較R1節(jié)約1/5的時間;在自營養(yǎng)脫氮體系啟動成功后，反應器R1、R2內厭氧氨氧化菌的豐度均小于厭氧氨氧化階段結束時，R2反應器內的厭氧氨氧化菌的

6、數(shù)量仍要高于R1。
　　反應器穩(wěn)定運行后，對自營養(yǎng)脫氮體系的運行特性進行了研究。研究表明:進水總氮負荷對自營養(yǎng)脫氮反應器的總氮去除率有較明顯的影響，在進水總氮負荷為200mg/L時，總氮的去除率為60％;負荷從200mg/L逐步增加到400mg/L時，出水濃度逐步升高，去除率逐步下降;負荷從200mg/L降低到100mg/L時，出水濃度下降，去除率升高，但反應器內的剩余DO升高，出水硝態(tài)氮的濃度升高，會抑制厭氧氨氧化菌的活性，因此

7、進水總氮負荷為200mg/L時能夠實現(xiàn)反應器內好氧和厭氧氨氧化菌的互利共存。當反應器在pH值等于8時，氨氮和總氮的去除率最大，分別能夠達到70％、60％; pH在6-8范圍內變化時，氨氮與總氮的去除率隨pH的增加呈升高趨勢，pH值下降會抑制好氧和厭氧氨氧化菌的活性;pH由8繼續(xù)增加到9時氨氮與總氮去除率略有下降。進水有機物濃度的變化對反應器氨氮與總氮的處理效能有較明顯的影響，當C/N在0-1.5范圍內時，隨著C/N比的增加，氨氮與總氮的