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镁添加策略培养反硝化颗粒污泥(2)

时间:2020-12-24 19:50来源:毕业论文
反硝化,也称脱氮作用。反硝化菌在缺氧条件下,以有机碳源作为 电子 供体,还原亚硝酸盐或硝酸盐,进而实现有效地脱氮。还原硝酸盐通过一系列中间

反硝化,也称脱氮作用。反硝化菌在缺氧条件下,以有机碳源作为电子供体,还原亚硝酸盐或硝酸盐,进而实现有效地脱氮。还原硝酸盐通过一系列中间产物还原为氮气。反硝化,在生物脱氮过程中是非常重要的一步,已经流行了几十年[3-6]。在反硝化工艺中,脱氮的同时得到碳[7-9]。一般来说,生物脱氮的效率取决于生物浓度,颗粒污泥能够维持高负荷。源:自'优尔.·论,文;网·www.youerw.com/

厌氧颗粒污泥是无载体固定化的聚合物,据报道,它是各种类型反应器的浓缩剂,例如上流式厌氧污泥床(UASB),厌氧折流板反应器(ABR)和膨胀颗粒污泥床(ECSB)[10-12]。通常,污泥颗粒取决于接种污泥来源,有机物类型,水的硬度,硝态氮与有机基质比率和其他一些操作条件(例如,水力负荷,pH,温度和金属离子)[13-15]。根据之前报道,采用乳酸作为反硝化碳来源,反应器内的污泥会出现严重的上浮现象。然而,当采用葡萄糖作为碳源时,只有在高氮负荷率下操作,才会产生泡沫,使反应器运行不稳定[16]。此外,还有研究表明二价金属离子,如Ca2+ ,能够促进反硝化污泥颗粒化[17],形成的污泥颗粒粒径较大,污泥强度较高和沉降性能较好。但是,关于添加Mg2+对反硝化颗粒污泥的形成的研究仍很少见。研究表明,Mg2+是酶重要的组成成分,对酶活性有着直接影响,能够刺激酶反应,与合成细胞的材料有关[18]。因此,在脱氮过程中,以葡萄糖为碳源,Mg2+对污泥颗粒的作用值得探究。

本文的研究目的是:(1)研究在启动过程添加Mg2+,反硝化反应器性能的差异;(2)区分生物的多样性特征;(3)确定Mg2+在污泥颗粒化过程的增强作用。

2. 材料和方法

2.1 试验装置和操作

试验采用3个相同的UASB反应器(分别记为R0、R1和R2)。每个反应器的内部直径为60 mm,有效体积为1 L。其中R1的进水连续添加50 mg L-1 Mg2+,R2间歇添加50 mg L-1 Mg2+,R0作为参照反应器,不添加Mg2+。R2的一个周期为14 d,在第一个7天(半个周期),进水中添加50 mg L-1 Mg2+,剩下的半个周期则不添加,如此循环。此外,三个反应器均放置于一个维持在35±1 ℃恒温室,其他运行条件也相同。

整个试验分成如下5个阶段:启动阶段( 1-65 d,P1),颗粒化阶段(66-188 d,P2),成熟阶段(189-266 d,P3),饥饿阶段(267-306 d,P4)和恢复阶段(307-369 d,P 5)。

2.2 接种污泥和模拟废水文献综述

每个反应器接种1 L从当地的污水处理厂取来经前期处理后的絮状的活性污泥,证明这种污泥种类对于启动过程是否合适。前期处理主要是用自来水反复冲洗污泥,去除较大的杂质,沉降去除上清液。反应器接种污泥后,悬浮固体颗粒(SS)和挥发性悬浮固体颗粒(VSS)均比较相近(分别是14.3和8.8 g L-1),且SS/VSS 的比例为61.6 %。

试验进水为模拟废水,以葡萄糖为碳源,硝酸钠为氮源,磷酸二氢钠和磷酸氢二钠为磷源。整个反硝化过程(包括微生物生长),化学需氧量(COD)与硝态氮(COD/NO3--N)为6.0,高于理论化学计量比率(4.9)[7]。因此,硝酸盐是限制性基质。具体模拟废水组成如表 1所示。此外,需要的50 mg L-1 Mg2+单独添加到废水中,即表格中的MgSO4.7H2O。最初COD和无机NO3--N浓度分别为300和50 mg L-1。模拟废水的pH范围为6.9-7.3,可通过添加1 mol L-1氢氧化钠或盐酸溶液来调节。

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