高氨氮廢水部分亞硝化過程中N2O的產(chǎn)生研究.pdf

1、隨著全球變暖急劇加速，如何控制溫室氣體排放已經(jīng)成為亟待解決的重要問題。其中N2O是一種重要的溫室氣體，雖然在大氣中的含量比CO2低，但是其增溫效應(yīng)卻是CO2的200多倍；此外，N2O還會造成臭氧層破壞，引起酸雨和光化學煙霧等環(huán)境問題，因此大氣中的N2O已經(jīng)成為影響全球氣候變化、威脅人類生存健康的重大問題。在眾多的N2O釋放源中，污水生物脫氮過程對N2O釋放的貢獻不容忽視，其中最近興起的部分亞硝化—厭氧氨氧化自養(yǎng)生物脫氮組合工藝雖然在節(jié)能

2、、高效方面表現(xiàn)突出，但是運行過程中N2O的釋放也是一個限制其推廣發(fā)展的重要因素，尤其是部分亞硝化反應(yīng)產(chǎn)生了絕大部分的N2O。作為厭氧氨氧化反應(yīng)的前置反應(yīng)，對部分亞硝化過程中N2O的釋放研究至關(guān)重要，因此，積極地研究部分亞硝化過程中N2O的產(chǎn)生過程和影響因素，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本論文以兼具SBR反應(yīng)器和生物膜反應(yīng)器優(yōu)點的SBBR反應(yīng)器為研究對象，對人工配制的高氨氮廢水在間歇曝氣的條件下，啟動并長期穩(wěn)定運行部分亞硝化過程，并對

3、不同工藝條件下（進水氨氮濃度、鹽度）部分亞硝化過程進行了系統(tǒng)研究，分析其影響N2O釋放的重要因素；采用分子生物學技術(shù)，研究了部分亞硝化過程中系統(tǒng)內(nèi)與N2O釋放相關(guān)的微生物群落結(jié)構(gòu)的變化。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　?。?）在間歇曝氣的條件下，SBBR反應(yīng)器中高氨氮廢水經(jīng)過30多天污泥處理，實現(xiàn)了部分亞硝化，并能長期穩(wěn)定運行。整個反應(yīng)過程分為啟動階段（1-31天）和穩(wěn)定運行階段（32-133天），出水中亞硝氮與氨氮濃度之比基本維持在

4、1:1，硝氮始終維持在較低水平。在第107天，對部分亞硝化過程中的典型周期進行測定，研究發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)的進行，氨氮濃度逐漸降低，而亞硝氮濃度卻逐漸積累。在整個周期中，N2O的累積釋放量達到22.08mg，占氮負荷的1.36％，其中，N2O的釋放隨時間的變化可以用公式y(tǒng)=0.0333x-0.4298（R2=0.9941）來表示。在SBBR部分亞硝化反應(yīng)長期運行過程中，N2O的釋放量大約為（26.63±4.99，n=5）mg，即N2O的釋放量

5、占氮負荷的（1.50±0.22，n=5）%。
　　（2）采用PCR-DGGE、克隆測序等分子生物學技術(shù)，對部分亞硝化過程中與N2O釋放相關(guān)的微生物的群落結(jié)構(gòu)變化進行了分析。結(jié)果表明：隨著部分亞硝化反應(yīng)的持續(xù)運行，SBBR反應(yīng)器中的微生物群落也發(fā)生了變化，與亞硝化有關(guān)的微生物Acidobacteria， Cytophagales及Hyphomicrobiaceae逐漸被富集成為優(yōu)勢菌，而微生物Arcobacter和Nitrospir