论文部分内容阅读
养猪沼液具有量大,氨氮（NH4+-N）浓度高、碳氮比（COD/TN）低的特点,采用传统生物方法处理脱氮困难,无法满足日益严格的排放标准。间歇曝气序批式反应器（Intermittent aeration sequencing batch reactor,IASBR）在传统SBR基础上发展而来,在处理低碳氮比、高氨氮的废水方面具有明显的优势。本研究同时用IASBR和传统SBR处理养猪沼液,研究了不同条件下（间歇曝气次数、进水碳氮比和运行负荷）污染物去除效果的差异,并通过微生物群落分析解释了产生差异的原因。取得如下研究成果:1.在不同进水碳氮比和进水容积负荷下,间歇曝气次数越多,反应器对TN和氨氮的去除效果率越高,且稳定性更好,耐冲击负荷性更强。当碳氮比为3.0,TN负荷为0.38 kg/（m3·d）时,IASBR（4）（间歇曝气4次）对总氮（TN）、氨氮、TOC（总有机碳）的去除率分别达到92%、99%和92%左右,系统亚硝化率稳定在70%以上,明显好于IASBR（2）（间歇曝气2次）和SBR。2.沼液的进出水三维荧光分析表明,沼液的荧光峰主要集中在I,II区的芳香族蛋白质类似物和IV区的溶解性微生物副产物。经过处理后,荧光峰数量增加,但荧光强度明显下降,表明大分子有机物被分解成小分子物质,且IABR（4）、IASBR（2）的荧光强度下降幅度大于SBR。3.周期ORP和pH能够很好的反映系统的运行状态变化,在低氨氮负荷时IASBR（4）、IASBR（2）出现pH“氨谷”,指示氨氮氧化完成。而SBR始终没有出现这种现象。周期污染物浓度变化与沿程pH、ORP变化有极强的相关性。周期FA浓度变化表明,由于IASBR（4）和IASBR（2）的氨氮氧化速率较快,导致分别在第100 min和350 min时FA低于抑制NOB浓度浓度。较低的氨氮负荷不利于短程硝化的实现,提高进水氨氮负荷,有利于获得较高的亚硝化率。对SBR来说,由于氨氮氧化速率较慢,FA抑制处于较高浓度,NOB被抑制,SBR始终能够获得较高的亚硝化率。4.在IASBR（4）基础上进一步优化碳源投加方式,结果发现,将约23%的碳源投加到后端缺氧段,能够有效提高碳源利用率,相比单点投加方式,节约0.2个碳氮比。同时批次试验证明,长时间缺氧会抑制NOB的活性,缺氧时间越长,抑制作用越大,NOB从缺氧环境进入到好氧环境后,需要15 min恢复活性。5.高通量测序显示,三组反应器的优势菌种为:变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）等。与硝化反硝化有关的细菌（亚硝化单胞菌、陶厄氏菌）在IASBR（4）系统中积累最多,IASBR（2）次之,SBR最少。此外,由于曝气模式的不同,IASBR（4）和IASBR（2）系统中富集较多兼性厌氧菌,而在SBR中好氧菌所占比例较高。不同的曝气模式产生不同的微生物种群结构,Alpha多样性分析表明,IASBR系统中物种丰富度和微生物群落结构复杂度均好于传统SBR。