ABR-CSTR组合工艺处理含DMF的高有机氮废水效能研究

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针对含N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的高有机氮工业污水构建ABR-CSTR组合工艺,利用厌氧氨化-全自养脱氮(Completely Autotrophic Nitrogenremoval Over Nitrite,CANON)组合技术经济、高效的处理DMF废水。本研究采用2组相同的ABR-CSTR组合一体式反应器进行对比研究试验,并采用高通量测序技术分析系统功能微生物变化情况,以期为日后实际工程的应用提供技术指导及试验支撑。研究以实验室小试为主,内容与结果如下:xxxxxxx(1)相较于直接高浓度启动,采用梯度负荷更有利于一体式组合工艺的快速启动,梯度负荷下R2反应器仅耗时55d便可获得85%的总氮去除率(NRE);而R1反应器连续启动70d后NRE才提高并稳定在80%左右。将2组反应器CANON系统启动前后污泥取样送检发现,系统启动前后变形菌门和绿弯菌门均为CANON反应区内主导菌门,反应器启动后浮霉菌门增长较为明显,Nitrosomonas和Candidatus_Kuenenia为2组反应器CANON系统内主要功能菌属。(2)进行负荷提升冲击研究发现,采用缩短逐步HRT的方法阶梯式提高反应器运行负荷对一体式反应器的不同功能区存在着不同的影响。在ABR-厌氧氨化区,随着进水负荷提升,其COD去除率始终维持在95%以上,而在CSTRCANON区,系统负荷提升对功能菌种的抑制作用主要表现在对AOB的抑制影响上,在两次负荷提升过程中(S1→S2→S3),系统总氮去除率逐步降低(79.01%→74.71%→67.63)。同时通过高通量测序发现,负荷提升后CANON系统中Nitrosomonas菌属丰度由2.95%下降至0.62%,而An AOB菌属则由Ca.Kuenenia转变为Ca.Brocadia。(3)进行C/N提升研究发现,不同负荷下C/N提升对组合工艺脱氮除碳效能影响大相径庭。在低负荷运行的ABR-CSTR系统(R1反应器)中,当C/N逐步提升至0.25、0.5、0.75及1.7左右时,脱氮系统均能保持相对稳定的脱氮效率。当C/N提升至0.5~0.75时,系统脱氮效能出现上升状态,总氮去除率升高并稳定在90%左右,同时COD去除效率始终维持在95%以上,此时反应器内明显出现SNAD现象;而高负荷状态下(R2反应器)C/N提升对脱氮除碳系统造成的抑制作用较为显著,在C/N的前2个阶段(0.5→0.65→0.86),反应器内逐步出现SNAD现象,总氮去除率逐步升高并稳定在80%左右,但当进一步提升C/N至1.7左右时,系统脱氮功能出现明显恶化,出水平均总氮浓度升高至125mg·L-1左右,总氮去除率降至60%左右,系统脱氮效能的明显降低。(4)比较R1、R2反应器C/N提升前后CANON系统内微生物群落变化发现,R1反应器在C/N提升期间,Ca.Brocadia菌群的丰度并未出现明显下降现象,而R2反应器C/N提升过程中Ca.Brocadia菌群丰度的显著降低;此外相较于R1反应器,R2反应器C/N提升后的脱氮系统内异养菌增殖现象更为明显,Hyphomicrobuim和Denitratisoma成为系统内主要菌种,反映了R2系统脱氮的主要机制由厌氧氨氧化向基本硝化反硝化过程转变。
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