反应器的影响
安雪迪,彭永臻,李自强,邱 珊
(哈尔滨工业大学 市政环境工程学院,黑龙江 哈尔滨 150090)
摘 要:厌氧氨氧化颗粒污泥与生物膜均有助于污泥的持留,为研究实际废水中存在的有机物冲击对两种状态厌氧氨氧化污泥的影响差异,将颗粒污泥与聚氨酯海绵填料置于同一反应器内,进行厌氧氨氧化污泥的挂膜,以及高氨氮为进水的长期培养驯化。经过120d的运行,颗粒-填料复合反应器表现出良好的适应性和氮去除率,进水NH4+-N浓度从30mg/L提高至420mg/L,容积氮去除负荷从0.08 kg·N/(m3·d)提升至3.39 kg·N/(m3·d),系统内厌氧氨氧化活性良好。通过平行批次试验,对颗粒污泥和生物膜在不同浓度有机物冲击下的影响进行对比研究,在初始NO2--N浓度为125mg/L左右,COD浓度≤200mg/L时,两种体系中厌氧氨氧化反应没有受到抑制,且一定程度得到了促进。COD浓度在300mg/L时产生了明显的抑制作用。相比于生物膜,等质量的颗粒污泥表现出了更好的抵抗有机物冲击的能力。
关键词:生物膜;颗粒污泥;聚氨酯填料;厌氧氨氧化
厌氧氨氧化是一种新颖、可持续的脱氮工艺,具有很大的应用前景[1]。曝气成本显著降低,外源电子供体节约,剩余污泥量少,不需外加碳源,占地面积小等优点,使得该工艺在技术经济上比常规生物处理技术可行[2, 3],但厌氧氨氧化菌是自养菌,它生长缓慢(倍增时间约11天)[4],细胞产率低,极易流失[5],使得该工艺性能不稳定[6]。
污水处理中,厌氧氨氧化菌的持留有利于其在高负荷下连续运行,通过更高的细胞密度获得足够的降解速率,使反应器内固、液相高效分离,操作方便简单[7]。截留污泥和确保厌氧氨氧化菌的生物量成为开发ANAMMOX技术的主要挑战之一[8]。颗粒污泥由于生物体间结构紧凑可以增加污泥的沉降性,同时还能够减少污泥流失,提高反应器中的生物 持留率[9]。生物质载体(填料)的使用可以使厌氧氨氧化菌固定在其表面形成生物膜,从而增长污泥停留时间,有利于污泥的截留[10, 11]。Zhang等[10]在厌氧上流式固定床反应器(UFBR)中研究发现,与其他无纺布、丙烯酸纤维等填料相比,海绵填料的高生物量保持能力使其具有更高的氮转化率。
然而,工业废水、垃圾渗滤液等实际废水中均含有不同浓度有机物,限制了厌氧氨氧化的应用[12]。Ni等[13]发现与絮体污泥相比,厌氧氨氧化颗粒污泥表现出更高的耐受性,即使在COD:N为3:1的情况下也能够提供80%的氮去除率。但是目前对于在有机物冲击下,颗粒与生物膜状态的厌氧氨氧化污泥的影响差异研究报道较少。
本试验在上流式厌氧污泥床反应器(UASB)中构建颗粒-填料符合厌氧氨氧化反应器,进行厌氧氨氧化的高负荷培养驯化及填料的挂膜培养,并通过批次试验,从氨氧化速率和氮去除率角度探讨了不同浓度有机物对颗粒、填料厌氧氨氧化污泥的冲击影响,为厌氧氨氧化工艺的实际应用提供参考和依据。
详见:中国给水排水2019年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会(第十届) 论文集