曝气池组建厌氧微生物脱氨氮工艺及影响因素研究
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摘要
氨氮是引起水体富营养化的主要因素之一，同时也是我国水环境多年检出与超标率最多的指标。氨氮污染严重威胁到人类的生产生活和生态平衡。因此废水脱氮的理论研究与技术开发一直都是环境科学与工程领域的研究热点。近年来新技术与工艺不断涌现，但这些技术在不同程度上，存在着建设和运行成本较高或处理效率低等问题。因此，开发适合我国国情且经济、有效的脱氮技术和工艺，具有重要的理论与实际意义。
本文提出在曝气池内组建厌氧微生物的方法，来改善系统微生物的结构与功能，实现对废水的深度、高效处理。组建方法、微生物比例、污染物浓度与组分等因素会对系统产生明显的影响。实验发现，游离式直接组建厌氧微生物有一定的效果，但稳定性差。采用碳纤维膜组建技术是可行的。当好氧微生物与厌氧微生物总量的配比为2：1时，脱氮效果最佳。当废水水质C／N比在4以上时，脱氮效果较好，系统对氨氮和COD的去除率分别达到97.2％和92.1％以上，且对总氮平均去除率比传统技术提高了46.4％。
铝具有广泛的生物学毒性。实验结果显示，随着进水Al~(3+)浓度的不断增加，瞬时沉降速度明显增加，而对活性污泥的沉降比基本没有影响。铝对COD去除率基本上没有影响，而对废水中NH_4~+-N氧化过程的影响却非常明显，随着活性污泥中铝含量的逐渐增加，NH_4~+-N去除率出现了先升后降的变化趋势。NH_4~+-N去除率下降的趋势与此时铝对微生物细胞膜电解质透性的影响规律呈负相关关系，发现了铝对氨氧化微生物种群的干扰作用。进一步的实验结果发现，当第1d进水Al~(3+)浓度为2.5mg／L时，铝对体系氨氮去除率、单位MLSS氨氮去除量均有促进作用。氨氧化细菌对铝也具有一定的适应性。氨氧化细菌生物量大的体系对铝耐受力强。随着铝的进一步升高，其对氨氧化细菌的氧化损伤就越强，这主要表现在微生物体内超氧阴离子的积累加大，进而会造成细胞膜透性增大；此时加入外源性抗氧化剂，能够有效地减轻应激水平，使体系氨氮去除率得到恢复。
The accumulation of nitrogen in the water always cause eutrophication. It's repartedthat the content of ammonia in the water has overrun the normal level in recentyears.Pollutions caused by ammonia have seriously threatened human beings' life and thebalance of ecosystem.The study on the theory and technology of nitrogen removal inwastewater treatment has been generally concerned in environmental science and thefield of engineering. There are high cost and low efficency in present processes. So weneed to study ecnomic, efficient techniques and processes that are suitable for the nationalcircumstances for nitrogen removal.
For the purpose of researching ecnomic and efficient techniques in wastewatertreatment, we have presented the new technology of reconstructing anaerobic microbes inaeration basin to improve the structure and function of microbe system. The system mayhave been obviously affected by reconstructing methods, microbe proportion,theconcentration and component of pollutants and so on. The results have shown thatreconstructing anaerobic microbes in aeration basin directly has some effect,but it is notstable. And reconstruction with biofilm is available. The average removal rate of totalnitrogen has been improved to 46.6%, while that of ammonia and organic carbon hasreached 97.2% and 90.6% under the weight ratio of 2:1 between anaerobic and aerobicmicrobe. In addition, the C/N ratio in the waste water has gone up to 4.0.
Aluminum is a multitarheted toxicant on micrbes. The results showed thatinstantaneous sedimentation speed had increased evidently with the rise of aluminumconcentration, and SV of activated sludges hadn't change. Aluminum had no effect onthe removal efficiency of COD, but had a great effect on the oxidation of NH_4~+ -N. Withaluminum concentration rising, the removal efficiency of NH_4~+ -N presented a trend of rising initially and then decreasing, which showed a negative correlation between thedeclining trend and the effect of aluminum in activated sludges on the cellular membraneof microbiota. It indicated that aluminum had the most serious interference onammonium oxidation of microbial community. The effect on ammoniumoxidingbacterium has been discussed furtherly. The results have showed that aluminum has goodeffect on removal efficiency of NH_4~+ -N and removal content of NH_4~+ -N in MLSS Whenthe concentration of Al~(3+) is 2.5mg/L in inflow. At the same time, ammoniumoxidingbacterium have some adaptability on aluminum. The resistance of ammoniumoxidingbacterium also reinforced in the system with larger MLSS. The permeability of cellularmembrane and the concentration of superoxide radical are all rising, whenammoniumoxiding bacterium has been stressed. Exogenous antioxidants has scavengingeffect on superoxide radical, and removal efficiency of NH_4~+ -N has risen.
本文提出在曝气池内组建厌氧微生物的方法，来改善系统微生物的结构与功能，实现对废水的深度、高效处理。组建方法、微生物比例、污染物浓度与组分等因素会对系统产生明显的影响。实验发现，游离式直接组建厌氧微生物有一定的效果，但稳定性差。采用碳纤维膜组建技术是可行的。当好氧微生物与厌氧微生物总量的配比为2：1时，脱氮效果最佳。当废水水质C／N比在4以上时，脱氮效果较好，系统对氨氮和COD的去除率分别达到97.2％和92.1％以上，且对总氮平均去除率比传统技术提高了46.4％。
铝具有广泛的生物学毒性。实验结果显示，随着进水Al~(3+)浓度的不断增加，瞬时沉降速度明显增加，而对活性污泥的沉降比基本没有影响。铝对COD去除率基本上没有影响，而对废水中NH_4~+-N氧化过程的影响却非常明显，随着活性污泥中铝含量的逐渐增加，NH_4~+-N去除率出现了先升后降的变化趋势。NH_4~+-N去除率下降的趋势与此时铝对微生物细胞膜电解质透性的影响规律呈负相关关系，发现了铝对氨氧化微生物种群的干扰作用。进一步的实验结果发现，当第1d进水Al~(3+)浓度为2.5mg／L时，铝对体系氨氮去除率、单位MLSS氨氮去除量均有促进作用。氨氧化细菌对铝也具有一定的适应性。氨氧化细菌生物量大的体系对铝耐受力强。随着铝的进一步升高，其对氨氧化细菌的氧化损伤就越强，这主要表现在微生物体内超氧阴离子的积累加大，进而会造成细胞膜透性增大；此时加入外源性抗氧化剂，能够有效地减轻应激水平，使体系氨氮去除率得到恢复。
The accumulation of nitrogen in the water always cause eutrophication. It's repartedthat the content of ammonia in the water has overrun the normal level in recentyears.Pollutions caused by ammonia have seriously threatened human beings' life and thebalance of ecosystem.The study on the theory and technology of nitrogen removal inwastewater treatment has been generally concerned in environmental science and thefield of engineering. There are high cost and low efficency in present processes. So weneed to study ecnomic, efficient techniques and processes that are suitable for the nationalcircumstances for nitrogen removal.
For the purpose of researching ecnomic and efficient techniques in wastewatertreatment, we have presented the new technology of reconstructing anaerobic microbes inaeration basin to improve the structure and function of microbe system. The system mayhave been obviously affected by reconstructing methods, microbe proportion,theconcentration and component of pollutants and so on. The results have shown thatreconstructing anaerobic microbes in aeration basin directly has some effect,but it is notstable. And reconstruction with biofilm is available. The average removal rate of totalnitrogen has been improved to 46.6%, while that of ammonia and organic carbon hasreached 97.2% and 90.6% under the weight ratio of 2:1 between anaerobic and aerobicmicrobe. In addition, the C/N ratio in the waste water has gone up to 4.0.
Aluminum is a multitarheted toxicant on micrbes. The results showed thatinstantaneous sedimentation speed had increased evidently with the rise of aluminumconcentration, and SV of activated sludges hadn't change. Aluminum had no effect onthe removal efficiency of COD, but had a great effect on the oxidation of NH_4~+ -N. Withaluminum concentration rising, the removal efficiency of NH_4~+ -N presented a trend of rising initially and then decreasing, which showed a negative correlation between thedeclining trend and the effect of aluminum in activated sludges on the cellular membraneof microbiota. It indicated that aluminum had the most serious interference onammonium oxidation of microbial community. The effect on ammoniumoxidingbacterium has been discussed furtherly. The results have showed that aluminum has goodeffect on removal efficiency of NH_4~+ -N and removal content of NH_4~+ -N in MLSS Whenthe concentration of Al~(3+) is 2.5mg/L in inflow. At the same time, ammoniumoxidingbacterium have some adaptability on aluminum. The resistance of ammoniumoxidingbacterium also reinforced in the system with larger MLSS. The permeability of cellularmembrane and the concentration of superoxide radical are all rising, whenammoniumoxiding bacterium has been stressed. Exogenous antioxidants has scavengingeffect on superoxide radical, and removal efficiency of NH_4~+ -N has risen.
引文
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