进水碳氮比对A/O-SBR生物脱氮中N2O的产生及相关酶的影响研究

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近年来,温室气体排放日益受到关注。污水生物脱氮处理过程中产生强温室气体N2O。减少污水生物脱氮过程N2O的排放势在必行。碳氮比对硝化与反硝化产物都有着较显著的影响,而进水碳氮比对污水生物脱氮过程中N2O产生的相关酶影响及与N2O产生释放,国内外研究较少。本试验采用A/O方式运行下的实验室规模的SBR反应器,研究了碳氮比3.5、6.5与9.5下的生物脱氮过程中的活性污泥羟胺氧化还原酶(HAO)的活性以及N2O释放/产生情况,探究了N2O的释放量与HAO活性之间的关系,为污水生物脱氮N2O的产生和控制提供基础。通过研究,本论文得到以下主要结果:(1)在三种不同的进水碳氮比下,A/O-SBR反应器稳定运行期间均有良好的污泥沉降性能,沉降分布在23%~30%,污泥指数分别为60.2、71.3与78.9。随着进水碳氮比的升高,各条件下的污泥形态发生变化。同时,系统对污染物有较好的去除情况,COD和氨氮的去除率都随碳氮比的升高而升高,总氮的去除效率分别为59.3%、73.81%、58.01%。(2)在提取羟胺氧化还原酶(HAO)时,采用低温高压细胞破碎法要优于常规的超声破碎法。在用细胞破碎仪破碎污泥后,加入细胞裂解液,可以获得更高的活性的酶提取物。(3)缺氧段HAO较好氧段HAO的活性高,分析认为缺乏NO2--N做电子受体,HAO不参与反应,此阶段产生的N2O与HAO的作用无关。好氧段N2O的产生与碳氮比及DO浓度均有关系,低碳氮比以及较低DO浓度会使得好氧反硝化的碳源不足,导致N2O积累,而HAO在低氧环境下将羟胺氧化成了N2O。(4)在产气量较高的碳氮比为3.5和9.5两个条件下,HAO活性均明显高于碳氮比为6.5条件下的HAO活性。高碳氮比(9.5)下好氧段N2O产生量比低碳氮比下高。可能在高碳氮比下HAO活性较高,导致氧化羟胺变成N2O所或是异养硝化菌硝化反硝化产生更多N2O。好氧段的硝化作用(即好氧羟胺的氧化)是N2O产生的主要来源。(5)合理地控制碳氮比及DO,既能够节约能源,还能够减少N2O的释放。
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