全程自養(yǎng)脫氮(CANON)反應(yīng)器的啟動(dòng)及其脫氮性能.pdf

1、采用傳統(tǒng)的生物脫氮工藝處理高氨氮廢水時(shí)，往往面臨碳源不足的問(wèn)題，影響脫氮的效率與成本。全程自養(yǎng)脫氮( Completely Autotrophic Nitrogenremoval Over Nitrite, CANON)工藝具有無(wú)需碳源、節(jié)省曝氣量、降低污泥產(chǎn)量、減少溫室氣體排放量等一系列優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在啟動(dòng)時(shí)間緩慢、短程硝化難以穩(wěn)定等難題。為在上述難點(diǎn)問(wèn)題上有所突破，采用四組反應(yīng)器研究了CANON工藝啟動(dòng)及其脫氮性能。其中，反應(yīng)器Ⅰ采

2、用普通活性污泥啟動(dòng)，反應(yīng)器Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ在反應(yīng)器Ⅰ啟動(dòng)成功后，接種其污泥啟動(dòng)。
　　 反應(yīng)器Ⅰ通過(guò)人工配置無(wú)有機(jī)碳源的高氨氮廢水(NH4+-N濃度約400mg·L-1)，控制溫度35℃±1℃，pH在7.39～8.01條件下，以海綿為填料，在始終維持曝氣的條件下，經(jīng)過(guò)業(yè)硝化階段和厭氧氨氧化階段，運(yùn)行210d后成功啟動(dòng)CANON工藝，TN去除負(fù)荷達(dá)到1.22kg/(m3.d)，TN去除率達(dá)到80％。啟動(dòng)成功后，反應(yīng)器能夠保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，最

3、大TN去除負(fù)荷可達(dá)到2.32kg/(m3·d),TN去除率可達(dá)到80％。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：CANON工藝啟動(dòng)成功及短程硝化維持穩(wěn)定的標(biāo)志是：反應(yīng)前后有明顯的TN損失，⊿NO3--N/⊿TN相對(duì)穩(wěn)定，且維持在0.127左右。反應(yīng)器Ⅱ以改性乙烯為填料，通過(guò)接種CANON污泥啟動(dòng)CANON工藝。在常溫、厭氧條件下，歷經(jīng)300d啟動(dòng)厭氧氨氧化，脫氮效果不明顯，TN去除負(fù)荷僅為0.12kg/(m3·d)；后提高溫度至30℃運(yùn)行約30d后，厭氧氨氧化效果明

4、顯提高，TN去除負(fù)荷達(dá)到0.23kg/(m3·d)；轉(zhuǎn)為好氧約30d狀態(tài)后，處理人工配置無(wú)有機(jī)碳源的高氨氮廢水(NH4+-N濃度約400mg·L-1），TN去除率達(dá)到77.61％，TN去除負(fù)荷達(dá)到1.01kg/(m3·d)，完成CANON工藝的啟動(dòng)。啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，適量氧氣的存在不僅不會(huì)抑制Anammox菌，而且還會(huì)加速CANON工藝的啟動(dòng)。
　　 反應(yīng)器Ⅲ以海綿為填料，通過(guò)接種CANON污泥，溫度為20～30℃，直接在好氧條件

5、下啟動(dòng)，約50d后，處理人工配置無(wú)有機(jī)碳源的高氨氮廢水(NH4+-N濃度約400mg·L-1),TN去除率達(dá)到73.67％，TN去除負(fù)荷可以達(dá)到1.56kg/(m3·d)，完成了CANON工藝的啟動(dòng)。
　　 反應(yīng)器Ⅳ以火山巖為填料，通過(guò)接種少量CANON污泥，溫度為20～30℃條件下，經(jīng)過(guò)137d啟動(dòng)厭氧氨氧化，TN去除負(fù)荷達(dá)到0.87kg/(m3·d)，轉(zhuǎn)為好氧狀態(tài)后，經(jīng)歷約20d后，在進(jìn)水NH4+-N濃度約為400mg·L-

6、1情況下，TN去除率達(dá)到67.03％，TN去除負(fù)荷達(dá)到1.53kg/(m3·d)，成功啟動(dòng)CANON工藝。隨著反應(yīng)器Ⅳ的繼續(xù)運(yùn)行，在20℃條件下，TN去除負(fù)荷最高可達(dá)到2kg/(m3·d)，當(dāng)調(diào)低進(jìn)水負(fù)荷時(shí)，最高TN去除率達(dá)到85.50％，相應(yīng)TN去除負(fù)荷為1.17kg/(m3·d)。
　　 試驗(yàn)通過(guò)SBBR反應(yīng)器研究了溫度對(duì)CANON工藝的影響，發(fā)現(xiàn)采用SBBR反應(yīng)器在30℃～35℃穩(wěn)定運(yùn)行條件下，處理人工配置無(wú)有機(jī)碳源的高氨

7、氮廢水（NH4+-N濃度約400mg·L-1），TN去除率可達(dá)到88.3％,TN去除負(fù)荷達(dá)到0.52kg/(m3·d)，且pH值先降低后升高的拐點(diǎn)與DO突躍的拐點(diǎn)均可作為反應(yīng)結(jié)束的指示參數(shù)。受低溫沖擊時(shí)，Anammox菌與AOB相比，前者更容易受到影響。但通過(guò)反應(yīng)器Ⅲ長(zhǎng)期在低于30℃溫度下運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)Anammox菌能夠逐漸適應(yīng)較低的溫度，且借助于Anammox菌與NOB對(duì)NO2--N的競(jìng)爭(zhēng)，協(xié)同游離氨的抑制選擇作用，可擴(kuò)展短程硝化的溫度

8、應(yīng)用范圍至20℃～35℃。
　　 試驗(yàn)研究了曝氣量對(duì)CANON工藝的影響，發(fā)現(xiàn)曝氣量的大小與CANON工藝的脫氮效率密切相關(guān)。對(duì)CANON反應(yīng)器而言，存在極限曝氣量。曝氣量小于極限曝氣量時(shí)，提高曝氣量有利于CANON反應(yīng)器的TN去除率；曝氣量超過(guò)極限曝氣量時(shí)，提高曝氣量不利于CANON反應(yīng)器TN去除率的提高。以海綿為填料時(shí)，超過(guò)極限曝氣量，TN去除效果能夠維持穩(wěn)定，而以改性乙烯為填料時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致TN去除效果的嚴(yán)重惡化。
　

9、　 針對(duì)小同水質(zhì)，試驗(yàn)分別研究了不同濃度的NH4+-N、NO2--N與COD對(duì)CANON工藝的影響，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：(1)提高NH4+-N與NO2--N濃度均有利于TN去除量增加，但當(dāng)二者在反應(yīng)器中的濃度超過(guò)50mg·L-1時(shí)，繼續(xù)提高沒(méi)有明顯效果。(2)當(dāng)NH4+-N約為400mg·L-1,COD濃度不足100mg·L-1，不會(huì)造成對(duì)CANON工藝的破壞，但COD濃度超過(guò)100mg·L-1時(shí)，會(huì)惡化CANON工藝。
　　 試驗(yàn)結(jié)合

10、4組反應(yīng)器在長(zhǎng)期運(yùn)行條件下的穩(wěn)定性，認(rèn)為兩種海綿填料與火山巖填料均是CANON工藝的合適填料，改性乙烯為填料不適宜作CANON工藝的填料。
　　 最后，試驗(yàn)得出Anammox菌性質(zhì)如下：厭氧氨氧化試驗(yàn)時(shí)消耗的NH4+-N、NO2--N及產(chǎn)生的NO3--N的比例為1:1.36:0.22；在30℃下活性最高，NO2--N對(duì)其抑制濃度處于200～280mg.L-1；PO43--P濃度不超過(guò)90mg·L-1時(shí)不會(huì)對(duì)其構(gòu)成抑制，當(dāng)高DO抑