【摘 要】
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传统的硝化反硝化除氮技术能耗大、投资运行费用高、污泥产量大等缺点极大地阻碍了其实际应用。同时,传统的硝化-反硝化工艺在处理老龄渗滤液过程中往往效率较低,这是由于老龄垃圾渗滤液中有机碳不足以完全反硝化。CANON工艺无须添加有机碳源和节省50%耗碱量、62.5%耗氧量,脱氮途径短。然而,CANON工艺理论上只能去除89%的氮素并且产生11%的硝氮,且实际垃圾渗滤液中含有不同基质浓度的有机碳源。而同步
【基金项目】
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《国家自然科学基金项目》(51478127)资助项目;
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传统的硝化反硝化除氮技术能耗大、投资运行费用高、污泥产量大等缺点极大地阻碍了其实际应用。同时,传统的硝化-反硝化工艺在处理老龄渗滤液过程中往往效率较低,这是由于老龄垃圾渗滤液中有机碳不足以完全反硝化。CANON工艺无须添加有机碳源和节省50%耗碱量、62.5%耗氧量,脱氮途径短。然而,CANON工艺理论上只能去除89%的氮素并且产生11%的硝氮,且实际垃圾渗滤液中含有不同基质浓度的有机碳源。而同步短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化(simultaneous partial nitrification,ANAMMOX,and denitrification,SNAD)工艺是在CANON工艺基础上额外添加有机碳源引入适量的反硝化菌。相比于CANON工艺,SNAD工艺能同时实现有机物和总氮的去除。然而,关于SNAD工艺的研究多采用SBR反应器,而针对曝气生物滤池反应器(submerged biological aerated filter,SBAF)启动SNAD工艺的研究鲜有报道。本试验采用曝气生物滤池反应器,接种亚硝化污泥和富集ANAMMOX菌的火山岩填料,在常温下实现了CANON系统及SNAD系统的启动及稳定运行,分析微生物分泌胞外聚合物(EPS)含量的变化,启动后以老龄垃圾渗滤液为研究对象,探究SNAD工艺对垃圾渗滤液的氮素,以及对SBAF反应器中的微生物组成进行探究。主要研究结果如下:(1)经过38d的运行,在曝气生物滤池实现了亚硝化、厌氧氨氧化的协同脱氮,总氮去除负荷达到1.1 kg·(m-3·d-1)。随后对反应器曝气量及曝停时间进行优化,确定在进水NH4+-N为300 mg·L-1,HRT为6h时的最佳运行工况,曝气量为0.4L·min-1,曝气时间与停曝时间分别为40min,80 min时能够达到最佳出水水质,平均氨氧化率与总氮去除率分别为89.9%,78.4%,平均总氮去除负荷达到1.9kg·(m-3·d-1)。(2)向CANON系统中引入有机物,有机物浓度在60 mg·L-1以下时可以增强AOB和ANAMMOX的活性,自养脱氮和反硝化实现较好的耦合。荧光定量PCR结果表明曝气生物滤池反应器内ANAMMOX和AOB始终处于优势地位。反应器内反硝化脱氮占比较低,绝大部分的总氮去除是依靠厌氧氨氧化。(3)高通量测序技术结果表明,随着进水渗滤液配比为的增加,反应器中层的Denitratisoma属、Thermoanaerobaculum属和Candidatus_Kuenenia属的相对丰度逐渐下降了,而Nitrospira属相对丰度提高。因此,总氮去除率下降至71.2%。综上所述,本试验考察了晚期垃圾渗滤液对SNAD系统微生物群落结构的变化,为曝气生物滤池SNAD工艺在工程实践中的应用提供借鉴和依据,以期开发一种高效、经济的处理方法,以提高渗滤液处理的效率及减低处理成本,促进垃圾渗滤液低耗处理的发展。
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