摘要 : 短程反硝化是非常有前景的硝酸盐废水前处理方法,可为厌氧氨氧化提供必需的底物(NO 2 - -N),而不同碳源投加方式会影响短程反硝化的性能。在进水NO 3 - -N为100mg/L、乙酸钠为碳源、碳氮比为2的条件下,探究了不同碳源投加方式(1次投加、3次投加、6次投加)对短程反硝化氮素转化特性及反应速率的影响。结果表明,分次投加碳源可以在短时间内启动高效稳定的短程反硝化,且6次投加方式条件下短程反硝化性能最优。6次投加碳源( t =0/10/20/30/40/50 min)条件下短程反硝化出水NO 3 - -N、NO 2 - -N平均浓度分别为7.33、60.92mg/L,NO 3 - -N至NO 2 - -N的平均转化率(NTR)为86.55%,NO 3 - -N比还原速率和NO 2 - -N比还原速率分别为26.79、4.14mg/(g·h)。高通量测序结果显示,拟杆菌门和变形菌门是短程反硝化系统中的优势菌门。在研究过程中,短程反硝化功能菌属 Thauera 丰度逐渐增加,3种投加方式下其相对丰度分别为0、14.29%、17.11%,说明与短程反硝化相关的优势菌得到富集。
郭露,硕士研究生,主要从事水污染控制理论与技术研究。
材料与方法
图 1 SBR装置示意
1.2 实验方案
SBR每天运行2个周期,每周期进水1.5L,排水比为50%。本实验分为两个阶段,阶段Ⅰ为反应启动阶段:厌氧搅拌360min(包括进水2min),沉淀30min,排水5min;阶段Ⅱ为碳源投加方式探究阶段:厌氧搅拌240min(包括进水2min),沉淀30min,排水5min。
整个实验过程进水 NO 3 - -N为100mg/L,使用乙酸钠溶液(COD为25g/L)提供反应所需碳源,控制反应起始C/N值为2。第Ⅰ阶段(第1~10天)分4次投加碳源,即在 t =0/1/2/3 h分别投加3 mL乙酸钠溶液,旨在启动短程反硝化。第Ⅱ阶段采用3种碳源投加方式,即1次投加方式(第11~28天,在 t =0min时投加12mL乙酸钠溶液)、3次投加方式(第29~47天,在 t =0/30/60min分别投加4mL乙酸钠溶液)、6次投加方式(第48~68天,在 t =0/10/20/30/40/50 min分别投加2mL乙酸钠溶液)。3种投加方式各选取3个周期进行单周期连续取样。每天监测SBR反应器进、出水的NO 3 - -N、NO 2 - -N、pH值。
1.3 接种污泥与实验进水
接种污泥取自实验室培养成熟的全程自养脱氮污泥,接种后 SBR反应器内混合液的MLVSS为1500mg/L,30d排泥1次。
实验进水为人工配制的模拟废水,主要包括 NaNO 3 、微生物生长所需的营养元素、微量元素 A及B溶液 , pH值为7.5~8.5。
1.4 分析项目及方法
水样首先经过 0.45μm纳滤膜过滤,然后分别采用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法、紫外分光光度法、PHS-3C型pH计、马福炉灼烧重量法测定NO 2 - -N、NO 3 - -N、pH值、MLVSS ;微生物群落结构采用高通量基因测序技术进行分析。
NTR、比转化速率参考文献进行计算。
结果与分析
图 2 PD启动阶段运行状况
图 3 不同碳源投加方式下 PD运行状况
图 4 PD典型周期内氮素浓度、NTR变化曲线
图 5 不同碳源投加方式下 PD典型周期内的比反应速率
图 6 微生物群落分析
结论
① 在常温(24~25 ℃)下,当进水NO 3 - -N为100 mg/L、C/N值=2时,碳源分次投加,可以在短时间(10d)内启动高效稳定的PD系统。
② 6次投加方式下SBR反应器中PD运行效能最好。6次投加方式下出水NO 3 - -N、NO 2 - -N平均浓度分别为7.33、60.92 mg/L,NTR平均为86.55%,NO 3 - -N比还原速率最大[26.79mg/(g·h)],NO 2 - -N比还原速率最小[4.14mg/(g·h)]。
③ 碳源投加次数增多有利于提升SBR反应器内PD的活性,促进反应器出水NO 2 - -N的积累,可为后续ANAMMOX脱氮提供充足的基质。
④ 拟杆菌门和变形菌门是PD系统中的优势菌门,在3次投加和6次投加的污泥中出现的新菌属 Thauera 是众多已报道 PD研究中实现NO 2 - -N积累的功能菌属, Thauera 的富集能维持 PD系统的稳定。
本文的完整版刊登在《中国给水排水》2022年第3期,作者及单位如下:
碳源投加方式对短程反硝化性能的影响
郭露 1,2 ,汪晓军 1,2,3 ,秦嘉富 1,2 ,陈振国 3,4
( 1.华南理工大学 环境与能源学院,广东 广州 510006;2.工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室,广东 广州 510006;3.佛山市化尔铵生物科技有限公司,广东 佛山 528300;4.华南理工大学 化学与化工学院,广东 广州 510665)
该文标准著录格式:
郭露 ,汪晓军,秦嘉富,等.碳源投加方式对短程反硝化性能的影响[J].中国给水排水,2022,38(3):74-80.
GUO Lu,WANG Xiaojun,QIN Jiafu, et al .Effect of c arbon s ource d osing m ode on p artial d enitrification p erformance[J].China Water & Wastewater,2022,38(3):74-80 (in Chinese) .
编辑:任莹莹
制作:文 凯
审核:李德强
来源:中国给水排水/郭露,等
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只看楼主 我来说两句抢地板感谢,学习一下。
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学习了,谢谢分享
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