论文部分内容阅读
硝化过程和反硝化过程只有在时间或空间上完全独立才能实现传统的污水生物脱氮。好氧反硝化生物脱氮工艺可以在一个反应器中完成硝化过程和反硝化过程,且硝化过程消耗的碱度能同时得到反硝化过程的补充,此外,好氧反硝化过程还能减少污水生物脱氮过程氧化亚氮（N2O）的排放。好氧反硝化生物脱氮工艺是一种极具应用前景的新型污水生物脱氮工艺。本研究在SBR反应器中采用一次进水+多级缺氧（A）/好氧（O）交替运行的方式成功启动好氧反硝化过程,研究了基质（CH3COONa和CH3CH2CH2COONa）和运行模式（A/O模式和完全好氧模式（O模式））对好氧反硝化SBR工艺的运行性能、活性污泥聚-β-羟基丁酸盐（poly-β-hydroxyalkaline,PHB）含量以及微生物群落组成的影响。此外,对全程好氧条件下对好氧反硝化SBR生物脱氮工艺N2O的变化过程进行了监测。本研究主要结论如下:（1）采用一次进水+多级A/O交替运行的方式启动好氧反硝化工艺的启动时间约为40天。从微生物群落角度而言,以CH3COONa为基质,采用A/O交替的运行模式,反应器内微生物群落丰度相对较高,分布较均匀,微生物群落结构更稳定,有助于好氧反硝化生物脱氮工艺的启动;（2）在四种运行条件下,好氧反硝化SBR生物脱氮工艺的总氮（TN）去除效率介于87.42%90.05%。当进水基质为CH3COONa时,好氧反硝化SBR生物脱氮工艺在A/O运行模式和全程好氧运行模式下的TN去除效率分别为:87.42%±1.29%（n=22）和88.02%±1.62%（n=21）;进水基质为CH3CH2CH2COONa时,好氧反硝化SBR生物脱氮工艺在A/O运行模式和全程好氧运行模式下的TN去除效率分别为:90.05%±0.03%（n=21）和88.05%±1.93%（n=20）;（3）在A/O运行模式下,当进水基质分别为CH3COONa和CH3CH2CH2COONa时,活性污泥中PHB的最大含量分别为19.56%和22.23%。在全程好氧运行模式下,当进水基质分别为CH3COONa和CH3CH2CH2COONa时,活性污泥中PHB的最大含量分别为9.10%和14.08%;（4）在四种运行条件下,异养菌、具有PHB合成功能的微生物以及具有好氧反硝化功能的微生物在微生物群落中占绝大多数。当进水基质为CH3COONa时,活性污泥生物群落的多样性高于CH3CH2CH2COONa为进水基质,然而无明显占优的微生物菌属。当进水基质为CH3CH2CH2COONa时,活性污泥生物群落的多样性较低,具有PHB合成功能的Plasticicumulans sp.在活性污泥中占优势地位。当进水基质为CH3CH2CH2COONa,运行模式分别为A/O模式和全程好氧时,Plasticicumulans sp.在微生物群落中的丰度分别为43.35%和37.02%;（5）在全程好氧条件下,当进水基质分别为CH3COONa和CH3CH2CH2COONa时,反应器内溶解态N2O浓度分别为大约0.02mg/L和0.2mg/L。以乙酸钠为基质时,好氧反硝化工艺产生的N2O低于以丁酸钠为基质时N2O的产生量。PHB作为好氧反硝化过程的碳源对好氧反硝化生物脱氮工艺脱氮效率的高低有直接影响,缺氧/好氧交替的运行模式有利于好氧反硝化生物脱氮工艺的活性污泥进行PHB合成,进水基质和运行模式均会对好氧反硝化生物脱氮工艺的脱氮效率产生影响。运行模式对好氧反硝化生物脱氮工艺脱氮效率的影响更为明显,而进水基质对好氧反硝化生物脱氮工艺活性污泥微生物群落组成影响更为明显。