【摘 要】
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离子型稀土矿的开采需投入大量的硫酸铵溶液做浸矿剂淋洗解吸提取。矿山开采后很长时期,残留在尾矿或矿土中的铵持续淋滤出来,形成稀土矿山氨氮尾水并汇入地表径流,流域水环境氨氮污染问题突出。离子型稀土矿山氨氮尾水为无机氨氮废水,其水质特征决定了目前广泛应用的硝化/反硝化废水脱氮技术需曝气和外加大量有机碳源,因而处理成本高昂。本文在实验室小试研究成果基础上,针对离子稀土矿山氨氮尾水的水质特征,在矿山废水处理
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离子型稀土矿的开采需投入大量的硫酸铵溶液做浸矿剂淋洗解吸提取。矿山开采后很长时期,残留在尾矿或矿土中的铵持续淋滤出来,形成稀土矿山氨氮尾水并汇入地表径流,流域水环境氨氮污染问题突出。离子型稀土矿山氨氮尾水为无机氨氮废水,其水质特征决定了目前广泛应用的硝化/反硝化废水脱氮技术需曝气和外加大量有机碳源,因而处理成本高昂。本文在实验室小试研究成果基础上,针对离子稀土矿山氨氮尾水的水质特征,在矿山废水处理站建设了一套50m~3/d的“短程反硝化-短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺（Partial Denitrification-Partial Nitrifition-Anammox,PD-PN-Anammox）”中试装置,以离子型稀土矿山氨氮废水脱氮为研究目标,分别开展了PD、PN和Anammox反应器的启动、运行调控及性能研究,深入考查了PD-PN-Anammox耦合运行脱氮性能。本研究的主要结论如下:（1）以COD/NO3-为控制变量,反应器出水中亚硝酸盐氮和硝酸盐氮为反馈指标,采用递进调低COD/NO3-（4.0→2.1）的控制策略可以在30d内成功启动中试规模的PD反应器,在第27d硝酸盐去除率（NRR）和亚硝酸盐积累率（NAR）分别达到89%和38%。运行试验表明,保持低COD/NO3-为2.0和搅拌前进水后加药的联合控制策略,PD工艺有较强的抗水质波动冲击的能力,并获得效能稳定提升（NAR=58%±7.32%）。污泥形貌分析显示,微生物分泌大量胞外聚合物（EPS）并与Ca2+结合是污泥保持良好持留能力的主要原因。（2）采用pH-DO控制和间歇曝气（曝气30 min停曝30 min）联合控制策略,可在13d内快速启动中试规模的PN反应器,而且长期运行的氨氮去除率（ANR）和NAR分别稳定在94.18%±10.47%和85.05%±9.41%。在进水氨氮波动的冲击影响下,微调曝气时间:停曝时间（25 min:35 min）更有利于PN反应器出水NH4+:NO2-维持在1:1.2。污泥形貌分析显示,中试PN反应器内污泥微生物的EPS分泌相比实验室模拟废水反应器的要增多。（3）采用启动初期为间歇进水,启动后期为连续进水的运行策略,经过105d成功启动中试规模的多孔板Anammox反应器,厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia获得了高效富集（由0%增至16.67%）。对厌氧氨氧化污泥形貌分析表明,中试规模反应器内污泥形貌相比实验室反应器的厌氧氨氧化污泥形貌,其空隙结构明显,这可能是废水含有稀土元素的原因。（4）试验表明,中试规模的PD-PN-Anammox耦合工艺可长期稳定运行,系统的总氮去除率（TNR）达到81.20%±7.95%,出水可稳定达到《稀土工业污染物排放标准》（氨氮≤15mg/L,总氮≤30mg/L）。随着运行时间的增长,关键功能菌Candidatus Kuenenia由16.67%增至48.28%。PD-PN-Anammox耦合工艺经过116d运行后,PN反应器和Anammox反应器内污泥表面出现EPS减少、功能菌裸露的现象。
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