论文部分内容阅读
垃圾废水中的氮素污染对人类生存环境造成了巨大危害，已成为人们关注的焦点，尽管脱氮技术已得到了很大的提高，但对于低COD/NH<,4><+>-N比垃圾废水中的氮素污染，目前还难以找到适宜的解决途径。同时硝化反硝化技术和厌氧氨氧化技术是两项具有广阔应用前景的生物脱氮技术，具有重要的开发价值和工程应用前景。
本课题采用同时硝化反硝化(Simultaneous nitrification and denitrification，SND)工艺及厌氧氨氧化(Anaerobic ammonia oxidation，Anammox)技术对垃圾废水进行处理研究，采用电感耦合等离子体质谱和气相色谱一质谱方法分析了进出水中一些金属、非金属元素及有机污染物含量的变化，采用分子生物学的方法初步研究了无机废水及垃圾渗滤液Anammox处理过程中活性污泥中菌群特征，从中发现了一种新的好氧氨氧化菌，并首次证实垃圾渗滤液SND和Anammox处理工程中活性污泥内存在Anammox菌。
垃圾压缩站垃圾废水SND处理实验结果表明，同时好氧缺氧生物反应器对低碳氮比垃圾压缩站废水具有较好的处理效果，系统抗COD和NH<,4><+>-N冲击负荷能力强。在反应器稳定运行状态下，出水COD和NH<,4><+>-N浓度分别保持在60mg/L，和15mg/L以下，相应的平均去除率分别为71.30％和87.50％；TN平均去除率为67.76％。DO含量对同时好氧缺氧生物反应器内COD、NH<,4><+>-N和TN的去除效率和效果均有较大的影响；在DO质量浓度为1.0 mg/L时，NH<,4><+>-N去除存在明显的快速和慢速两个阶段；在DO质量浓度为0.5 mg/L时反应器内出现好氧区和缺氧区平衡状态，脱氮效果最佳。
小试SBR对垃圾渗滤液和粪水混合液中COD、BOD<,5>、TN、NH<,4><+>-N和TP的平均去除率分别达到93.76％、98.28％、84.74％、99.21％和54.80％，相应的污泥平均去除负荷为238.99 g/(kgSS.d)、76.70 g/(kg SS.d)、39.43 g/(kg SS.d)、36.13g/(kg SS.d)和0.41 g/(kgSS.d)。一个典型周期内COD、TN、NH<,4><+>-N、NO<,3>-N和NO<,2><->-N浓度变化表明，反应器内起始COD、TN、NH<,4><+>-N、NO<,3><->-N和NO<,2><->-N浓度均要低于理论混合浓度。填埋场生产性SBR的TN平均去除率从混入粪水前的16.30％提高到混入粪水后的79.67％。
无机废水Anammox处理过程中，在厌氧氨氧化活性稳定阶段，氨氮和亚硝氮的平均去除率分别为94.25％和94.56％，反应器氨氮和亚硝氮容积去除负荷最高分别达到138.97 mg/(L.d)和167.44 mg/(L.d)。垃圾渗滤液Anammox处理过程中，在厌氧氨氧化活性稳定阶段，氨氮、亚硝氮和COD的平均去除率分别为98.42％、99.05％和23.51％，平均容积去除负荷分别为93.64 mg/(L.d)、127.57mg/(L.d)和84.53 mg/(L.d)。垃圾渗滤液SND和Anammox处理工程应用研究表明，采用新工艺后垃圾填埋场SBR脱氮效率有了明显的提高。采用新工艺前，反应器进出水硝氮浓度分别为12.20 mg/L和594.02 mg/L，而采用新工艺后，反应器进出水硝氮浓度分别为10.86 mg/L和231.85 mg/L；采用新工艺前后，TN的平均去除率分别为31.95％和65.31％。采用新工艺前后TP平均去除率分别为86.76％和67.54％。
在废水SND及Anammox处理过程中，pH值和碱度可作为反应器脱氮效能的指示参数；氨氮去除量、亚硝氮去除量和硝氮产生量的比值可作为Anammox反应性能的指示参数；Anammox反应器内活性污泥颜色可作为判断活性污泥是否具有Anammox特性的一个依据。
垃圾渗滤液SND和Anammox处理工程中，采用ICP-MS方法总共测出43种金属和非金属元素，反应器对其中7种元素的去除率在70％以上，对其中10种元素的去除率在50％～70％之间，对其他元素的去除率均在20％～50％之间；垃圾渗滤液Anammox处理过程中，共检测出32种金属和非金属元素，其中部分种类元素被活性污泥吸收用于微生物生长，反应器对其他元素几乎没有去除效果。
垃圾渗滤液SND和Anammox处理工程中，采用GC-MS方法总共检测出主要有机污染物53种，反应器对其中29种有机物的去除率为100％，5种有机物的去除率介于90％和100％之间，8种有机物的去除率介于60％和90％之间，5种有机物去除率低于60％。垃圾渗滤液Anammox处理过程中，总共检测出主要有机污染物49种，14种物质的去除率为100％，2种物质的去除率在90％以上，7种物质的去除率介于60％和90％之间，14种物质的去除率低于60％。两个处理过程中，均存在部分物质在进水中未检出，而在出水中检出的现象。
分子生物学研究表明，处理垃圾渗滤液和无机废水的SBR及UASB系统中均含有丰富的微生物菌群，据此构建了各反应系统的生物进化树。研究同时表明，垃圾渗滤液SND和Anammox处理工程中活性污泥内确有Anammox菌；在垃圾渗滤液Anammox处理的活性污泥内发现了一种新的好氧氨氧化菌。