论文部分内容阅读
厌氧氨氧化工艺被认为是迄今最经济的废水脱氮技术之一,该工艺在应用时,需以亚硝酸根作为电子受体。硫自养反硝化工艺能够在自养菌的作用下,以废水中硝酸盐为电子受体,硫化物为电子供体进行反应。如果通过合理的工艺调控,将硫自养反硝化产物控制在亚硝酸盐和单质硫阶段,不仅能够为厌氧氨氧化提供电子受体来源,还能将单质硫回收利用,达到同时脱氮除硫的目的。基于此,本研究针对短程硫自养反硝化同时累积亚硝酸盐氮和单质硫报道不足的现象,构建UASB反应器启动短程硫自养反硝化工艺,分析亚硝酸盐氮和单质硫的累积效果,并探究pH、有机物、温度、水力停留时间（HRT）对该过程的影响,同时借助高通量测序技术从微生物角度分析短程硫自养反硝化工艺在不同条件下的微生物群落结构和组成。在短程硫自养反硝化工艺可行性研究中,实验结果表明:在S2-/NO3--N（m/m）由1:3.42、1:2.28依次增至1:1.71、1:1.14的过程中,硫化物、硝酸盐去除率和单质硫累积率均呈增加趋势,但亚硝酸盐累积率逐渐下降至接近0,继续增加硫氮比至1:0.76,硫化物和硝酸盐去除率分别稳定在98%和75%左右,单质硫平均累积率增加至86.41%,亚硝酸盐累积率达到70%以上,说明随着硫氮比的提高,短程硫自养反硝化过程逐步得到实现,最适硫氮比为1:0.76,短程硫自养反硝化工艺具有可行性。微生物群落结构分析表明:Arcobacter、Azoarcus和Thioacillus是短程硫自养反硝化过程的功能菌属,它们的存在保证了短程硫自养反硝化工艺的成功实现。在短程硫自养反硝化工艺的影响因素研究中,考察了pH、有机物浓度、温度、HRT对反硝化脱硫工艺的影响。实验结果表明:进水pH分别为7.5、8.5时,体系均能达到较好的效果,后降低pH至6.5,硝酸盐去除率有所上升,但亚硝酸盐累积率仅为3%;有机物浓度从0增加至0.25mmol/L过程中,短程硫自养反硝化过程变化较小,但当有机物浓度至0.5mmol/L,体系崩溃,高通量测序结果表明:Pseudomonas、Thauera菌属为典型的兼性自养反硝化菌属,Arcobacter、Thiobacillus、Azoarcus是主要的自养反硝化微生物,有机物的添加会促进兼性自养反硝化菌属的生长,抑制自养菌属的生长;体系温度由20℃升至30℃时,硫化物去除率和单质硫平均累积率变化较小,但硝酸盐去除率和亚硝酸盐累积率呈上升趋势,均可达到85%以上;HRT由8h降为6h的过程中对体系影响较小,后继续降低HRT至4h,硝酸盐去除率、单质硫累积率和亚硝酸盐累积率有较大幅度的降低,体系崩溃,高通量测序结果表明:Arcobacter、Azoarcus和Thiobacillus是典型的自养反硝化菌,Pseudomonas是主要的兼性自养反硝化菌属,HRT的降低会影响自养菌属的生长,但对兼性自养反硝化菌属Pseudomonas有较小的促进作用。