EDTA清洗耦合超声强化重启动铜抑制的厌氧氨氧化反应器(2)

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3.8数学模型 7

4 结果与讨论 8

4.1厌氧氨氧化反应器性能 8

4.1.1脱氮性能 8

4.1.2模型分析 10

4.2定性和定量特征的恢复 12

4.2.1 pH的改变和游离氨 12

4.2.2化学计量比 14

4.2.3 SAA 14

4.2.4 TTC-DHA 15

5 结论 16

参考文献： 16

致谢 18

1引言

氮是不可或缺的生命元素，它对人类生存发展的重要性不言而喻。但近年来含氮化合物的过量排放，造成了水体富营养化等一系列严重危害。水中氮素常以氨氮的形式存在，实现高氨氮、低碳氮比废水的高效低耗处理一直是环境工程领域的难题。它以20世纪90年代发现的ANAMMOX反应（1）为基础，该反应在厌氧条件下以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体反应生成氮气，在理念和技术上大大突破了传统的生物脱氮工艺。ANAMMOX工艺具有脱氮效率高、运行费用低、占地空间小等优点，在污水处理中发展潜力巨大。目前该工艺在处理市政污泥液领域已日趋成熟，位于荷兰鹿特丹Dokhaven污水厂的世界上首个生产性规模的ANAMMOX装置容积氮去除速率（NRR）更是高达9.5 kgN/(m3•d)。此外ANAMMOX工艺在发酵工业废水、垃圾渗滤液、养殖废水等高氨氮废水处理领域的推广逐步开展，在世界各地的工程化应用也呈星火燎原之势。但是，一方面由于厌氧氨氧化菌（AnAOB）生长缓慢（倍增时间长达11 d），细胞产率低（mVSS/mNH4+-N=0.11 g•g-1），且对环境条件敏感；另一方面由于实际废水成分复杂，常含有AnAOB的抑制物质，限制了ANAMMOX工艺在实际工程中的大规模应用。禽畜养殖废水、垃圾渗滤液、制革等高含氮废水中含有的重金属离子一直是制约该技术进一步应用的障碍。因此，本文总结了重金属对ANAMMOX工艺的影响和调控策略，旨在推动该工艺的进一步工业化应用，使之在污水脱氮处理领域发挥更积极的作用。

2 介绍

厌氧氨氧化（厌氧氨氧化）方法，其中氨是由自养厌氧氨氧化菌（AnAOB）直接转换成N2O4，在缺氧条件下以亚硝酸盐为电子受体如方程(1)。厌氧氨氧化是一个有前途的新型生物脱氮工艺。其具有更高的脱氮率（NRR），较低的运行成本，和较小的空间占用是它的显著优点。厌氧氨氧化被广泛地认为是替代传统的硝化反硝化技术的一个创新的和更可持续的生物脱氮过程。在过去的二十年里,许多流程基于厌氧氨氧化工艺过程。如SHARON-ANAMMOX过程,完全自养脱氮工艺在亚硝酸盐(CANON),氧自养硝化反硝化作用有限(OLAND),不断开发和研究使其适用于实际的工程[1-5]。最近，结合一半氨氧化为亚硝酸盐的部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN-anammox)过程已经成功开发、实现和优化高浓度氨与低碳氮比率的废水处理。到2014年随着世界范围内达到一百座全规模装置运行,氨氧化过程的发展步入一个新阶段。

NH4++1.32NO2—+0.066HCO3—+0.13H++→1.02N2+0.26NO3+0.066CH2O0.5N0.15+ 2.03H2O（1）

然而，由于其生长速度缓慢，细胞产率低和高的敏感性，对厌氧氨氧化工艺的应用与产业化广泛存在如高氮含量的废水限制自养厌氧氨氧化菌等抑制因素，尤其是重金属，抗生素，酚，硫化物和其他抑制剂。事实上，一些重金属如Cu(II),、Zn(II)、 Cd(II)、 Pb(II) 和Ni(II)，通常存在于垃圾填埋场渗滤液中、厌氧消化污泥装置中、厌氧消化猪舍和乳制品污泥中、含氮化肥生产废水以及半导体制造废水出流中。虽然，低浓度的部分金属是不可或缺的微量元素，是许多酶或辅酶成分并发挥着刺激微生物生长代谢的作用。过量的重金属会抑制甚对微生物与细胞相互作用的官能团和降解蛋白质的结构和功能有破坏作用[8]。到目前为止，我们只看到5篇有关Cu(II)对厌氧氨氧化活性抑制影响的文章 [6-10]，所有这一切都表明，AnAOB对Cu(II)是高度敏感的。然而，除了生物强化，没有针对性的策略来缓解铜的不利影响如Cu(II)冲击和对厌氧氨氧化反应器产生冲击或AnAOB的抑制。更好的了解金属作用与AnAOB污水处理厂运行十分重要，它可以帮助设计防止由于这些物质的冲击荷载作用对机制破坏的补救方法。一般来说，由于吸附对金属吸收具有重要作用，金属的抑制作用主要作用于物理化学过程而不是生物的运输过程中。与Zn(II)、Ni(II)和Cd(II)相比， Cu(II)的吸附和穿透硝化细菌的速度相对较快并且Cu(II)的抑制机制与以上金属都不同，其可能会使膜丧失完整性。一旦进入细胞，Cu(II)能催化产生羟基自由基，并通过氧化还原循环的活性促进应力，损害膜的功能，从而阻碍了厌氧氨氧化工艺脱氮在含Cu(II)废水中的应用。因此，我们假设快速除去吸附的铜是有用的，以减少Cu(II)进入胞内甚至能不再加速其扩散。这可能有助于厌氧氨氧化反应器的恢复论文网。