连续流SNAD工艺处理实际猪场沼液脱氮性能研究

发布时间：2019-03-18 12:16

【摘要】：本论文在连续流反应器内接种部分半硝化和厌氧氨氧化混合污泥,以低碳高氨氮实际猪场沼液作为处理对象,首先通过控制曝气,逐步提高进水氨氮浓度方式启动短程硝化-厌氧氨氧化-耦合反硝化(SNAD)工艺;然后从微生物种群角度出发,运用高通量测序和定量qPCR技术解析SNAD工艺中生物种群演变及脱氮除碳相关功能菌群,揭示连续流SNAD系统高效脱氮除碳的微生物学机理;最后通过调整水力停留时间(HRT),考察HRT对连续流SNAD工艺脱氮性能的影响,解析其脱氮途径,并对最佳HRT工况下污泥脱氮性能进行分析。全文结论如下:(1)接种部分半硝化和厌氧氨氧化混合污泥,控制低溶解氧(DO≤0.2mg·L-1),采用逐步提高进水氨氮浓度方式,可在180d内实现连续流SNAD工艺处理猪场沼液的启动;SNAD工艺对废水中NH4+-N、TN、COD的平均去除率分别为65.86%、55.39%和75.21%,平均出水浓度为163.93mg·L-1、188.46mg·L-1和96.68mg·L-1;NO3--N和NO2--N的平均积累量分别为10mg·L-1、0.84 mg·L-1;出水(NO3--N+NO2--N)/△NH4+-N值为0.086,低于全程自养脱氮工艺的理论值0.11;反应器填料内的生物量由3.19mg/个上升到78.93mg/个,出水中MLSS由15.69mg·L-1下降到4.628 mg·L-1。污泥结构紧实边缘规则平整,颜色呈现亮红褐色。扫描电镜照片表明污泥样品中微生物种类丰富,主要为球菌、杆菌以及少量丝状菌等微生物,污泥表面粗糙存在利于营养物质和溶解氧传递的细微孔道。(2)污泥样品的高通量测序结果表明,SNAD工艺启动前后主要菌群发生了较大的改变。Deinococcus-Thermus、变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、厚壁菌门Firmicutes、Gemmatimonadetes和Actinobacteria含量逐渐下降。Synergistetes最终被淘洗出系统,而绿弯菌门Chloroflexi、Armatimonadetes、Bacteria-unclassified、浮霉菌门Planctomycetes和绿菌门Chlorobi含量逐渐上升;启动成功阶段污泥中微生物主要以厌氧绳菌纲Anaerolineae(26.95%)、浮霉菌纲Planctomycetacia(15.26%)、绿菌纲Chlorobia(6.86%)、装甲菌纲Armatimonadetes-norank(4.25%)、β-变形菌纲Betaproteobacteria(8.05%)鞘脂杆菌纲Sphingobacteriia(8.21%)为主。SNAD工艺中优势脱氮菌属有:亚硝化单胞菌属(AOB),丰度为2.08%;硝化螺菌属(NOB),丰度为1.01%;Candidatus-Kuenenia和Candidatus-Brocadia(厌氧氨氧化菌),丰度分别为4.69%和3.96%;假单胞菌属、未分类丛毛单胞菌属Comamonadaceae-uncultured、索氏菌属Thauera、黄杆菌属Flavobacterium和红细菌属Rhodobacter(反硝化菌),丰度分别为0.02%、0.41%、0.17%、0.08%和1.38。(3)污泥样品中关键脱氮功能菌的定量PCR结果表明,SNAD工艺启动成功后,AOB菌、AnAOB菌、反硝化菌含量分别为1.34×1013(copies/mgDNA)、4.41×1013(copies/mgDNA)和4.12×108(copies/mgDNA),AOB菌和AnAOB菌含量相对于接种污泥有数量级的增长。(4)HRT分别为1d、0.8d、0.6d时,SNAD工艺对NH4+-N的平均去除率分别为69.16%、81.24%和64.58%,NH4+-N平均出水浓度为139.28mg·L-1、85.62mg·L-1和158.89 mg·L-1;对TN平均去除率分别为:61.24%、74.78%和64.51%,TN平均出水浓度分别为177.99 mg·L-1、116.67 mg·L-1和164.87 mg·L-1;COD平均出水浓度分别为86.71mg·L-1、52.87 mg·L-1和93.09mg·L-1。随着HRT的降低反应器对NH4+-N、TN、COD的去除呈现先增强后减弱的变化趋势。当HRT为0.8d时,反应器对氮素和COD的去除效果最好。(5)最佳HRT工况下SNAD工艺污泥处理沼液的静态实验表明:NH4+-N的去除率为81.86%,去除速率为22.46(mg/(L·h));TN去除率为81.99%,去除速率为23.50(mg/(L·h));COD的去除率为78.65%,降解速率为10.71(mg/(L·h)),污泥表现出了对TN和COD的高效去除。通过对SNAD工艺中脱氮途径的分析得出,反硝化作用对TN去除的贡献率为17.2%,厌氧氨氧化对TN去除的贡献率为82.8%,自养脱氮在系统中占主导地位。
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【学位授予单位】：成都信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X713

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