推流式固定化絮體生物反應器培養(yǎng)ANAMMOX菌試驗

推流式固定化絮體生物反應器培養(yǎng)ANAMMOX菌試驗研究摘要：對ANAMMOX菌的培養(yǎng)及恰當?shù)姆磻餍问竭M行了討論和試驗研究。采用推流式固定化絮體生物反應器在4個月時間內成功地獲得了ANAMMOX活性，并培養(yǎng)出了紅色顆粒污泥。在穩(wěn)定運行期間(HRT2.58d，溫度30℃)，平均進水氨氮、亞硝酸鹽氮濃度分別為333.7mg/L、317.4mg/L，出水氨氮、亞硝酸鹽氮平均濃度為5.2mg/L、6.4mg/l，氨氮、亞硝酸鹽氮、總氮的平均去除率分別為98.4%、97.9%、81.1%。

關鍵字：厭氧氨氧化推流脫氮1

ANANMMOX工藝研究狀況厭氧氨氧化技術的研究從荷蘭KLUYVER試驗室發(fā)現(xiàn)這一實驗現(xiàn)象（1），到2002年6月世界上第一座生產性裝置在DOKHAVEN投入運行（2），至今已持續(xù)近十年。國內的一些研究者在這一領域也取得了一定的研究成果（3）。目前國內一大批研究機構正積極地在這一領域開展研究工作（4）。綜觀目前的研究成果，對ANAMMOX的基礎理論研究已經相當深入，但對如何快速培養(yǎng)和富集ANAMMOX菌公開報道，較為鮮見。眾多研究者缺乏研究材料的問題相當普遍，這已成為在這一領域開展大量研究工作的重要瓶頸。2

ANAMMOX菌培養(yǎng)反應器選擇目前已知的培養(yǎng)ANANMMOX菌方法的有兩類，一類是采用ANAMMOX菌接種物，在反應器中進行增殖培養(yǎng)；另一種是采用活性污泥進行富集培養(yǎng)。荷蘭代爾夫特工業(yè)大學（TUDelft）關于ANAMMOX的研究主要利用第一種方法，種泥來自于最早發(fā)現(xiàn)ANAMMOX現(xiàn)象的脫氮流化床反應器。在國內開展的研究只能依靠從活性污泥中富集培養(yǎng)的方法。浙江大學鄭平、胡寶蘭等采用UASB反應器成功地富集到了高活性的ANAMMOX污泥（5）。上海交通大學的楊虹等采用懸浮填料床反應器，成功地進行了OLAND工藝的研究，該工藝中同樣有ANAMMOX菌參與反應（6）。荷蘭研究者認為SBR是適合ANAMMOX菌培養(yǎng)的反應器，并且在該反應器中培養(yǎng)出了顆?；腁NAMMOX污泥（7），但是該反應器全套購置費用昂貴，國內一般研究機構難以承受，不便于推廣使用。分析目前關于ANAMMOX菌的研究成果可知，培養(yǎng)該菌應該滿足其如下一些基本要求：繳（艱1閣）曉飄攝該員菌迅廣枝泛鼓地名存償在悼于錫自艱然抗界只中慢，甲在畏具蘋有余硝慰化內、詠脫疊氮湯能慈力拉的陸生喂物矩膜顯、骨長核污后泥番齡包低穿負心荷塞活睬性買污朱泥工中揭數(shù)膛量廟較神多友。弱（辜2哀）贈盼綱該賢菌墻在閑有恨氨狠氮續(xù)、瞎亞枝硝烤酸再鹽遵氮播的現(xiàn)環(huán)謀境章中眼，盜可晌以已進恩行鏡A姓N室A熄M羊M摩O泡X引反戒應燒，睜并議能皆夠揪增老殖詳。袍（軋3膠）海旁故氧烤對閃該愚菌干完捐成畢A姿N南A物M掀M庫O械X蜻反桐應軟有跨抑循制浩作凈用懇（進8駁）萄。率（惰4穿）搶違淘該天菌漸的太合密適窄生翅存遺環(huán)蔥境翠是滑：橡溫攜度鞠2劫0大-強4翅3莊℃賄，柿p蠻H貴6載.言7訓~拴8反.互3瞎（兄9片）再。串（旺5棋）胡杏色亞貞硝巡酸齊鹽稀氮代抑爐制燭濃喊度概為省1竿0怕0各m句g起/呆L妻（賺9效）噸。蛙（觀6惱）惹果霞該坊菌狠的約倍瘡增圈時彎間酷是券4渠-客1訂1診天斬，攝合孤成溉系貓數(shù)習是面0辱.呼0絮5趕4評g蜜V嘗S陸S友/集g腿N萌H奴4滋+訓-偽N瓜，站污混泥瓣衰蹦減塵系燈數(shù)門為絞0梯.松0長1廢d潤-倚1用。勞愈比許增叢長膚速峰率疏為皂0距.勝0允6樣5隨讓d慣-戀1股（吩1申0南）猴。膊目燕前帶研悶究浩中哄使另用遵的誕反吊應符器找，著如遭U專A蛛S渠B割，振流較化炕床脊，凝填姥料碌床趨等骨，貸基富本規(guī)屬帶于惱完竭全紋混顛合短類忍反彎應受器斗。飽采偷用箏推花流璃式屬的閘反律應鹿器螺，制并熱且恥將陡啟海動滾污落泥隨均遺勻見地首固思定據在束反偵應途器引中仗，居同婚樣廈適尼合定于因A團N心A惱M嬸M紙O祥X鑄之菌贊的逆富孩集魯培似養(yǎng)鐮。券理店由撈如令下途：先（霸1搏）業(yè)糞題接街種釘污削泥否中崗含備有度少下量裝A島N年A釋M貢M韻O偶X暗菌汗，凳這狠些記分螺散溝于酒污堅泥濫絮鳴體麗中心的濫菌棕體浩通營過甜填剃料雕的雙支距撐川作汁用株，邊均門勻波地睬固慈定陸在禽反偏應臭器為中棚，食可搜以客獲罰得踐相現(xiàn)對劉穩(wěn)郵定昆、贊相逢互女依否存同的風生耳長氣環(huán)債境棗。先（停2污）代貫療培瓦養(yǎng)背基郊質揭低賓速訓穿謠過恰污煎泥囑絮往體宣，腥可武以史為雨該港菌禽提伐供左營與養(yǎng)五，鞏傳抗遞浸中炊間磚產峽物珠。溝（振3慧）券貧揚反解應塌器妄中孔基酒質芒濃掃度咐沿耍推沾流睬沿玩程談上維是喚遞輕減翼分寒布還的腐，弄為用污貫泥晴在華各謹種予負兼荷牲下故生望長膚提曉供蠟了槍可謎能竿性喪，糾在于進枕水棕口帆附牲近鴉是且高書負盤荷首區(qū)敬，專在堆出廚水鞠附倉近蘇是氧低絹負盲荷堤區(qū)亞。砌負嚇荷筆的滿不或同飾，湊微賤生協(xié)物呀的尸生閣長五狀酷況亂也拉呈介現(xiàn)嘗出給差陶異宇，民特準別世是座對欲于鐮復流合臘菌舅而剪言具，資不廳同每種片類映的洋菌演在離反盜應摧器疾中寶可斥能拐有怨相衡應匙的火生便長話區(qū)窯段瀉。泥（肯4防）郊獄主對船于交氧肅、意高溉基誦質電濃戲度晉等秤抑汁制帳因辣素聞，西推繁流蘋式怨反沙應財器哲的肉前歷段斬可凍以騎起法到恥保憶護戶后陶段榴的休作賓用罪。富（冶5撤）革運矮從嗓推柳流備沿遣程捕上賠取叔樣壺，糖可環(huán)以躲方斷便啞觀姓察緩不籮同命區(qū)鍛段攤微倆生填物星的勸生筑長福和臉基暢質偉濃晉度秧變躲化冬所睛帶拔來虛的朱差崖異憑性販情償況葵。嚼（速6應）派伙蓮從抄設筑備折要溉求燒上侄講來，旦該長反賊應舌器鐵只愁需機要譜一巧個鄉(xiāng)進寧水沖泵阻，頁最饑大書限饞度另低務減贊少淚了沃轉懂動斃部哭件詳，不從伍而院對鏈保寸證留系都統(tǒng)扶的再密謠閉刪性陳非棍常翻有挎利獻。判整勇個照系死統(tǒng)株造錢價侄低釣廉無。分基協(xié)于夜上擇述愛設溫想擴，戀本較研煮究粱設回計幟了鞏一懇個陡2雀.謎4替L城的藍推箱流零式甚固挺定蓄化沙生裂物悄絮憂體另反肯應毒器污，羽在界4搏個考月默內莖成史功社地享完預成璃了翼啟襪動鋼過甘程駛。猾隨剖后至啟姻動籌的串另鉛一串組巷1恩2殺L麥反膀應糠器挪也筐已師獲尤得造了蓋穩(wěn)壁定首的廢A殿N爆A淹M壇M虹O票X醬活厚性胡。銹3要誦鏈媽

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辭負滴荷宅提追高膏期從第45天后開始提高負荷，考慮到反應器中要發(fā)生一部分氨氧化反應，有一部分氨氮要轉化為亞硝酸鹽氮，因此在配水時，有意提高氨氮濃度（一般按氨氮與亞硝酸鹽氮1.2~1.5:1的比例配置，根據出水中殘余的氨氮和亞硝酸鹽氮濃度進行調整）。從圖1-4中可以看出，到第80天后，總氮的去除率達到80%，出水中的氨氮和亞硝酸鹽氮均接近0mg/l。反應器此時已基本穩(wěn)定，第80天以后按照7-10天提高進水TN60-80mg/l的速度提高負荷，控制出水中氨氮和亞硝酸鹽氮均接近0mg/l。到120天左右，在反應器中觀察到了紅色的顆粒狀污泥，此污泥可能就是ANAMMOX菌的聚集體。試驗結果表明，雖然進水濃度在不但提高，氨氮和亞硝酸鹽氮的去除率均接近100%初，夸但碎總券氮忍的眉去禾除閘率坐因棗為爺有草硝遮酸寸鹽拿氮鄰的像生榜成叮，途而槐始倦終瘋維淺持呆在盛8摧0銅%犧左在右狐。困當永負捕荷料降恨低械時距，泰硝關酸宣鹽年氮勻的睡濃侮度幻可袖以睜降塌低播，料總殲氮張去源除斧率譜也通隨給著記上睡升鹿，胸但娃為揀了址加諒快蝕培曬養(yǎng)距細品菌赤，洽未偉在受這叛方曠面統(tǒng)進迅行顏進尚一埋步益試雨驗偽。草在圓本榨試徐驗殺第旺1豐3嘉5吳~停1匪4撲7廢天秘的扒1牽2宜天否穩(wěn)些定異運出行犯期屬內均（閣平晝均識流梳量盼0虎.逐9陸2梯9櫻L膏/棄d夸）饅，慌平孔均預進撥水留氨干氮哭、勿亞量硝蓬酸腥鹽持氮野、似硝橫酸氣鹽圣氮貪、鼠總文氮嬌濃上度性分救別來為照3假3創(chuàng)7對.設0冒m蝴g福/執(zhí)l炎、張3更1花7嘩.減4狂m歸g架/患l飼，崇2芬7青.啞3筐m吐g淚/連l什，火6盯8呢4摧.嬌8發(fā)m麻g暗/朽l(xiāng)齒，載出灶水豈中腐氨品氮承、魂亞作硝輩酸亞鹽瓜氮缺、郵硝斯酸鉛鹽暑氮燥、藥總從氮里的語濃反度吳分計別戶為稠5腳.叨2鐘m刪g幕/販l掘,賭6峽.土4逃m扮g插/疫l認,著繭1哈1句1司.耳4禾m嚷g仍/肥l逐、步1傲2舌8憶.沃2燙m則g嗚/縮l疊。鞋反助應特器宅平偶均侄進槐水錢氨慌氮征、倉亞汪硝辦酸爽鹽鳥氮爛、銀總進氮夸負展荷攀分玻別哀為臨0姻.淚1冰3斬1氧K廁g柴-傍N鏈/矛m服3陡.廣d毯，擔0低.嬸1覆2螞3謹K書g最-志N苗/炊m塑3虧.滲d古，懼0扎.杰2暑6射5霸K手g衰-射N曬/抹m間3尼.申d間，巨反追應限器犁平踏均紀氨肅氮習、斯亞紛硝他酸姥鹽墊氮稅，薯總戒氮宴去罪除膊負舅荷育分話別火為垮0養(yǎng).飯1輕2決9凡K我g貢-舌N軟/冤m當3側.穴d容，翁0蠢.座1承2隨0嫂K書g閣-奉N蘭/賠m特3捏.侮d徹，線0飄.名2路1濁5的K格g級-丑N拴/濁m伐3舌.舊d隱，慕平斯均傍去杏除爬率迅分抹別虜為殊9饅8薄.溜4蓄%展，殲9南7廚.僑9納%妹，姑8巴1帆.賺1糧%千。尋目瞞前葬反齒應蔥器中運承行負負握荷僅仍未在忠不歇斷逝提蒜高徑之極中廳。5

污泥性狀觀察5.1

反應器沿程污泥分布經過連續(xù)培養(yǎng)，反應器中污泥顏色變化不大，從原來的黃褐色變?yōu)檩^暗的土黃色。反應器前半部分的污泥變少，反應器后半部分的污泥從外觀觀察未見減少。試驗過程中未觀察到明顯的污泥流動和流失現(xiàn)象。5.2

污泥顆?；瘡牡?20天觀察到反應器前半部分出現(xiàn)紅色污泥后，紅色污泥顆粒在填料支架上成片生長，污泥的數(shù)量和尺寸在不斷增加。并且與黃色絮狀污泥混雜在一起。顆粒尺寸從0.2mm到3-4mm不等。污泥顆粒周圍有較多氣泡。反應器的后半部分未發(fā)現(xiàn)紅色污泥。這表明高負荷有利于該污泥的生長和顆?；?。由于反應器是推流式運行，到末端可供微生物利用的基質較少，不利于微生物的大量生長。6

問題討論6.1

氨氮與亞硝酸氮反應比例問題本試驗中觀察到的氨氮和亞硝酸鹽氮反應比例與目前普遍認同的反應方程式（式1）(10)有較大差異。根據上述反應式，氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的反應比例為1:1.32:0.26左右，胡寶蘭等的試驗結果是1:1.123（氨氮：亞硝酸鹽氮）。本試驗期間反應器累積的氨氮與亞硝酸鹽氮反應比例為1.37:1:0.056（或1:0.73:0.04）。初步探索性試驗表明，硝酸鹽氮的比例可以通過降低負荷進一步降低，但如果將進水氨氮與亞硝酸鹽氮濃度改為1:1，對反應器的運行將造成重大沖擊。本反應器中氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮反應比例的差異是否是由于存在硝化反應或存在其他微生物反應所造成，仍有待于以后的試驗深入研究確認。6.2

負荷提高速度問題負荷提高速度受污泥增長的速度的限制。本試驗期間，按照7~10天增加總氮濃度60-80mg/L的速度提高負荷，基本上與反應器中微生物的增長相適應。當負荷提高過快或提高幅度過大后，會導致出水中有殘余的氨氮和亞硝酸鹽氮。雖然維持一定出水基質濃度對反應器末端微生物的生長有利，但由于對ANAMMOX反應器的控制條件不甚明了，為了保證反應器的穩(wěn)定運行，只好按控制出水亞硝酸鹽氮和氨氮濃度均為0mg/L的方式運行。7氧氣的影響反應器氧非常敏感，少量的氧進入反應器就會造成ANAMMOX反應效率的急速降低，出水pH也較原先的值低?？梢酝ㄟ^觀察出水pH的變化，判斷反應器是否受到氧的影響。氧對反應器的影響是可逆的，并且可以通入氬氣驅趕氧氣，消除氧對AN