厌氧氨氧化反应器的影响因素研究

发布时间：2020-10-09 10:30

　　水体环境的富营养化,致使水环境不断恶化,甚至影响了工业生产以及人类的生活健康安全。氮磷的高排放是引起水体富营养化的主要原因,控制以及削减水体中的氮元素迫在眉睫。因此,生物脱氮技术便有着重大的研究意义。厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,Anammox)工艺是一种高效、经济的新型生物脱氮工艺。由于该工艺具有氮的去除率高、不需外加其他碳元素、无氧溶解氧、污泥产出率低等特点,受到了相关各界广泛关注。随着厌氧氨氧化研究的深入,厌氧氨氧化组合工艺也发展起来,广泛应用于高氨氮废水的脱氮处理。但是在实际应用过程中,受到接种物来源、基质自抑制、外源性毒物和工艺启动时间长等因素的影响,厌氧氨氧化反应器的启动比较困难。本课题研究对于厌氧氨氧化工艺UASB反应器的影响因素进行研究,采用厌氧污泥,以成功培养出厌氧氨氧化菌为标志。通过在不同温度、不同pH值、不同底物浓度下的批量实验研究,得到适宜的温度、pH值、浓度区间,并测试是否能够保证反应器稳定运行。在氨氮底物浓度为300 mgN/L、亚硝态氮底物浓度为400 mgN/L、温度控制在30-35℃之间、人工调节pH在7.5-8.0范围内,反应器可以稳定运行,并能得到氨氮97%的去除率,亚硝态氮96%的去除率。
【学位单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X703
【部分图文】：

过程图,生物脱氮,过程,亚硝酸氮

NOB)将亚硝酸氮进一步氧化成硝酸氮的过程。至今还没有发现能够把氨直接氧化成硝酸的微生物。总反应式：NH4++2O2 →硝化细菌NO3-+2H++H2O（2）反硝化作用反硝化作用(denitrification)是在缺氧状态下，通过反硝化菌把硝酸氮或亚硝酸氮经过多步反应还原成氮气的反应过程（图 1-1）。其实质上是以硝酸盐为电子受体的氧化还原反应。

地理分布图,地理分布,氨氧化,氧化反应

硝化省去了 NO2-转换成 NO3-的氧化反应过程。短程解氧、污泥停留时间、pH 值等来控制。程硝化反硝化(short-cut nitrification and denitrification反硝化就是在硝化过程中，把氨氧化控制在亚硝化步经氧化反应生成硝酸盐，进而亚硝态盐利用反硝脱氮[3]。 →氧化菌NO2- →反硝化细菌N2氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,Anammox)化作用是在厌氧的条件下，电子受体为 NO2-，电子化菌（AAOB）转化生成 N2的反应过程。AAOB 为可通过亚硝酸氧化成硝酸获得能量。利用分子生物学OB 发现，AAOB 分布广泛（图 1-2），存在于各类淡水及海水等环境中[4]。

厌氧氨氧化,反应模型

反应就是按照 Broda 预言的方式来进行的，从而发现了厌氧氨氧化。1.5 厌氧氨氧化的反应机理NH4++NO2-→N2+2H2O(1-1)5NH4++3NO5-→4N2+9H2O+2H+(1-2)公式 1-1，电子受体为亚硝酸盐；公式 1-2，电子受体为硝酸盐。该反应ΔG<0，说明可自发进行反应，厌氧氨氧化反应是放热反应，产生能量，可为生物生长提供能量。Graff[18]等通过15N 同位素示踪的方法验证，羟氨最有可能作为电子受体，而羟氨本身又是 NO2-分解而来，化学反应模型如图 1-3 所示。根据 Schalk[19]等研究的联氨厌氧氨氧化，并用示踪法，提出了厌氧氨氧化工艺的反应机理，具体见图 1-4。

【参考文献】