论文部分内容阅读
人类尿液中氮、磷含量分别占生活污水的80%和50%,而其体积不到生活污水体积的1%。对人类尿液进行源分离收集与处理,不仅可降低生活污水的营养物污染负荷,同时还可实现营养物质的回收利用。源分离尿液具有污染物浓度高、碳氮比(C/N)低和水质变化大的特点,传统的生物脱氮工艺难以满足其脱氮要求。本文基于短程硝化反硝化生物脱氮技术,以产生适合厌氧氨氧化反应的基质和高效脱氮为目标,分别在序批式反应器(SBR)和膜生物反应器(MBR)中开展实验研究。论文考察了反应器运行参数、活性污泥性质、不同碳源等因素对源分离尿液废水短程硝化反硝化生物脱氮效能的影响,取得如下研究成果:(1)对于1:1稀释的尿液废水,在SBR反应器中实现了稳定的部分硝化和反硝化。利用尿液中有机物,可实现约40%的总氮去除,并可将55%剩余氨氮氧化成为亚硝酸盐,出水NO2--N/NH4+-N为1.24 ± 0.13,SBR反应器的COD和NH4+-N负荷可达3.23 kg COD/(m3·d)和1.86 kg N/(m3·d),SBR反应器出水可作为厌氧氨氧化反应器的进水。(2)SBR反应器中培养出粒径100-1000μm,沉降性能优越(SVI48-50mL/g)的颗粒污泥,反应器污泥浓度(MLSS)高达9.5g/L。反应器具有很好的抗进水水质冲击负荷的能力。(3)对于无稀释尿液,在具备缺氧/好氧的MBR反应器中,通过高游离氨和高游离亚硝酸的双重抑制作用实现了短程硝化反硝化生物脱氮,出水总氮去除率可达 60%,出水 N02--N/NH4+-N 为 1.18 ± 0.15。(4)通过外加不同种类的碳源,膜生物反应器总氮去除率可达90%以上。外加甲醇和挥发性脂肪酸的C/N分别为3.0-3.6和2.8-3.0。在此条件下,反硝化速率分别为 12.87 和 16.34 mg N02--N/(g VSS·h)。(5)在SBR和MBR反应器中,亚硝化单胞菌(Nitrosomonadales)是优势的好氧氨氧化菌,活性污泥中亚硝酸氧化菌的生长都受到抑制,荧光原位杂交和高通量测序均未检出亚硝酸氧化菌。SBR反应器中的反硝化细菌Pseudomonas所占的比例达62.4%。在MBR反应器中,碳源的投加使得微生物种群丰度和多样性上升,反硝化细菌有假单胞菌目(Pseudomonadales)、伯克氏菌目(Burkholderiales)和黄单胞菌目(Xanthomonadales),其所占比例分别为23.5%、12.4%和3.2%。