厌氧氨氧化菌在单点和多点升流式厌氧污泥层反应器中的性能

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摘要我们调查了在两种相同的实验室规模的单点和多点升流式进水厌氧污泥层(UASB)反应器(表示为R0和R1)中，2.06-1.52 h的不同水力停留时间(HRTs)和70-266 mg L-1的氨氮浓度范围条件下，厌氧氨氧化工艺的性能。当HRT减小或者氨氮浓度增加时，两个反应器中基质的去除效率随之减小。我们对这些反应的动力进行了分析，并且Stover-Kincannon模型适合用来描述反应器的动力学过程。此外，经验模型使基质浓度与HRT合并，充分的描述了R1。冲击实验是使反应器受到短暂的冲击负荷。结果表明，尤其是在冲击过程中，R1的运行比R0更加稳定。随后我们调查了厌氧氨氧化颗粒污泥的性能，以及进水方案对此性能的影响。47364

Abstract The performance of the ANAMMOX process was investigated in two identical laboratory-scale multi- and single-fed upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors (denoted R1 and R0) at different hydraulic residence times (HRTs) varying from 2.06 to 1.52 h and NH4+-Ninf concentrations ranging from 70 to 266 mg L-1. The substrate removal efficiencies of both reactors decreased as HRT decreased and NH4+-Ninf increased. The kinetics of these reactions were analyzed, and the Stover–Kincannon model was appropriate to describe the process kinetics of the reactors. In addition, an empirical model incorporating the influent substrate concentration and HRT adequately described R1. Shock experiments were conducted in which the reactors were subjected to transient shock loads. The results showed that the operation of R1 was more stable than that of R0, especially in response to the substrate shocks. Subsequently,the properties of the ANAMMOX granules and the effects of the feeding protocol on those properties were investigated.

毕业论文关键词：厌氧氨氧化菌；多点进水；UASB；稳定性；颗粒特征

Keyword: ANAMMOX; multi-fed; UASB; stability; particle characteristics

1 引言..4

2 方法..4

2.1 模拟废水和接种污泥...4

2.2 实验方法.4

2.3 启动和操作..4

2.4 分析程序..5

2.5 数学模型..5

2.5.1 改进的Stover-Kincannon模型..5

2.5.2 经验模型.5

3 结果与讨论6

3.1 不同HRT和NH4+-Ninf浓度下的性能...6

3.2 基质去除动力学...7

3.2.1 改良的Stover–Kincannon模型7

3.2.2 经验模型.7

3.3瞬态负荷冲击的响应.8

3.4颗粒特征..10

3.4.1 生物量和特定的厌氧氨氧化活性...10

3.4.2 血红素c的含量和粒径分布..10

3.4.3 颗粒污泥的形态.10

3.4.4 胞外聚合物（EPS）.11

4 结论...11

参考文献...12

致谢.14

1、引言

厌氧氨氧化(ANAMMOX)是一种厌氧氨氧化菌(AnAOB)同时利用亚硝酸盐和铵盐并将其转化为氮气的一类生物反应[1]。厌氧氨氧化的过程相对传统的硝化-反硝化过程，有各种各样的优势，比如实际上它不需要额外补充碳源，污泥产量少，能耗低[2-3]。这个过程也存在缺点，厌氧氨氧化菌的增长率和细胞产量都很低[1,4]，易受不良环境条件的影响[5-6]。

升流式厌氧污泥层(UASB)的方法，由Gatze Lettinga[7]和同事于1970年在荷兰瓦赫宁根大学研制。此方法已经成为厌氧氨氧化过程中应用最广泛一项工艺。实验室规模的厌氧氨氧化反应器可达到74.3-76.7kg-N m-3 day-1的氮去除率(NRR)，保持着文献所报告的最高水平[2]。然而由于进水中部分亚硝酸盐的抑制，对于高底物浓度和较长水力停留时间(HRTs)，基质的不均匀分布与反应器高度的对抗阻碍了氮去除能力的进一步提高。Jin等[8]报道称，出水再循环可以对进水进行稀释，从而可以有效缓解亚硝酸盐的抑制，促进工艺的效率以及维持稳定。然而，回流高pH的污水阻碍了厌氧氨氧化反应性能的进一步提高，导致了游离氨(FA)的抑制。因此，UASB反应器的废水回流仍然无法解决由单一进水点的UASB反应器中基质分布不均匀引起的底物抑制。