推流式固定化絮體生物反應(yīng)器培養(yǎng)ANAMMOX菌試驗(yàn)

推流式固定化絮體生物反應(yīng)器培養(yǎng)ANAMMOX菌試驗(yàn)研究摘要：對(duì)ANAMMOX菌的培養(yǎng)及恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器形式進(jìn)行了討論和試驗(yàn)研究。采用推流式固定化絮體生物反應(yīng)器在4個(gè)月時(shí)間內(nèi)成功地獲得了ANAMMOX活性，并培養(yǎng)出了紅色顆粒污泥。在穩(wěn)定運(yùn)行期間(HRT2.58d，溫度30℃)，平均進(jìn)水氨氮、亞硝酸鹽氮濃度分別為333.7mg/L、317.4mg/L，出水氨氮、亞硝酸鹽氮平均濃度為5.2mg/L、6.4mg/l，氨氮、亞硝酸鹽氮、總氮的平均去除率分別為98.4%、97.9%、81.1%。

關(guān)鍵字：厭氧氨氧化推流脫氮1

ANANMMOX工藝研究狀況厭氧氨氧化技術(shù)的研究從荷蘭KLUYVER試驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（1），到2002年6月世界上第一座生產(chǎn)性裝置在DOKHAVEN投入運(yùn)行（2），至今已持續(xù)近十年。國內(nèi)的一些研究者在這一領(lǐng)域也取得了一定的研究成果（3）。目前國內(nèi)一大批研究機(jī)構(gòu)正積極地在這一領(lǐng)域開展研究工作（4）。綜觀目前的研究成果，對(duì)ANAMMOX的基礎(chǔ)理論研究已經(jīng)相當(dāng)深入，但對(duì)如何快速培養(yǎng)和富集ANAMMOX菌公開報(bào)道，較為鮮見。眾多研究者缺乏研究材料的問題相當(dāng)普遍，這已成為在這一領(lǐng)域開展大量研究工作的重要瓶頸。2

ANAMMOX菌培養(yǎng)反應(yīng)器選擇目前已知的培養(yǎng)ANANMMOX菌方法的有兩類，一類是采用ANAMMOX菌接種物，在反應(yīng)器中進(jìn)行增殖培養(yǎng)；另一種是采用活性污泥進(jìn)行富集培養(yǎng)。荷蘭代爾夫特工業(yè)大學(xué)（TUDelft）關(guān)于ANAMMOX的研究主要利用第一種方法，種泥來自于最早發(fā)現(xiàn)ANAMMOX現(xiàn)象的脫氮流化床反應(yīng)器。在國內(nèi)開展的研究只能依靠從活性污泥中富集培養(yǎng)的方法。浙江大學(xué)鄭平、胡寶蘭等采用UASB反應(yīng)器成功地富集到了高活性的ANAMMOX污泥（5）。上海交通大學(xué)的楊虹等采用懸浮填料床反應(yīng)器，成功地進(jìn)行了OLAND工藝的研究，該工藝中同樣有ANAMMOX菌參與反應(yīng)（6）。荷蘭研究者認(rèn)為SBR是適合ANAMMOX菌培養(yǎng)的反應(yīng)器，并且在該反應(yīng)器中培養(yǎng)出了顆?；腁NAMMOX污泥（7），但是該反應(yīng)器全套購置費(fèi)用昂貴，國內(nèi)一般研究機(jī)構(gòu)難以承受，不便于推廣使用。分析目前關(guān)于ANAMMOX菌的研究成果可知，培養(yǎng)該菌應(yīng)該滿足其如下一些基本要求：繳（艱1閣）曉飄攝該員菌迅廣枝泛鼓地名存償在悼于錫自艱然抗界只中慢，甲在畏具蘋有余硝慰化內(nèi)、詠脫疊氮湯能慈力拉的陸生喂物矩膜顯、骨長核污后泥番齡包低穿負(fù)心荷塞活睬性買污朱泥工中揭數(shù)膛量廟較神多友。弱（辜2哀）贈(zèng)盼綱該賢菌墻在閑有恨氨狠氮續(xù)、瞎亞枝硝烤酸再鹽遵氮播的現(xiàn)環(huán)謀境章中眼，盜可晌以已進(jìn)恩行鏡A姓N室A熄M羊M摩O泡X引反戒應(yīng)燒，睜并議能皆夠揪增老殖詳。袍（軋3膠）海旁故氧烤對(duì)閃該愚菌干完捐成畢A姿N南A物M掀M庫O械X蜻反桐應(yīng)軟有跨抑循制浩作凈用懇（進(jìn)8駁）萄。率（惰4穿）搶違淘該天菌漸的太合密適窄生翅存遺環(huán)蔥境翠是滑：橡溫?cái)y度鞠2劫0大-強(qiáng)4翅3莊℃賄，柿p蠻H貴6載.言7訓(xùn)~拴8反.互3瞎（兄9片）再。串（旺5棋）胡杏色亞貞硝巡酸齊鹽稀氮代抑爐制燭濃喊度概為省1竿0怕0各m句g起/呆L妻（賺9效）噸。蛙（觀6惱）惹果霞該坊菌狠的約倍瘡增圈時(shí)彎間酷是券4渠-客1訂1診天斬，攝合孤成溉系貓數(shù)習(xí)是面0辱.呼0絮5趕4評(píng)g蜜V嘗S陸S友/集g腿N萌H奴4滋+訓(xùn)-偽N瓜，站污混泥瓣衰蹦減塵系燈數(shù)門為絞0梯.松0長1廢d潤-倚1用。勞愈比許增叢長膚速峰率疏為皂0距.勝0允6樣5隨讓d慣-戀1股（吩1申0南）猴。膊目燕前帶研悶究浩中哄使另用遵的誕反吊應(yīng)符器找，著如遭U專A蛛S渠B割，振流較化炕床脊，凝填姥料碌床趨等骨，貸基富本規(guī)屬帶于惱完竭全紋混顛合短類忍反彎應(yīng)受器斗。飽采偷用箏推花流璃式屬的閘反律應(yīng)鹿器螺，制并熱且恥將陡啟海動(dòng)滾污落泥隨均遺勻見地首固思定據(jù)在束反偵應(yīng)途器引中仗，居同婚樣廈適尼合定于因A團(tuán)N心A惱M嬸M紙O祥X鑄之菌贊的逆富孩集魯培似養(yǎng)鐮。券理店由撈如令下途：先（霸1搏）業(yè)糞題接街種釘污削泥否中崗含備有度少下量裝A島N年A釋M貢M韻O偶X暗菌汗，凳這狠些記分螺散溝于酒污堅(jiān)泥濫絮鳴體麗中心的濫菌棕體浩通營過甜填剃料雕的雙支距撐川作汁用株，邊均門勻波地睬固慈定陸在禽反偏應(yīng)臭器為中棚，食可搜以客獲罰得踐相現(xiàn)對(duì)劉穩(wěn)郵定昆、贊相逢互女依否存同的風(fēng)生耳長氣環(huán)債境棗。先（停2污）代貫療培瓦養(yǎng)背基郊質(zhì)揭低賓速訓(xùn)穿謠過恰污煎泥囑絮往體宣，腥可武以史為雨該港菌禽提伐供左營與養(yǎng)五，鞏傳抗遞浸中炊間磚產(chǎn)峽物珠。溝（振3慧）券貧揚(yáng)反解應(yīng)塌器妄中孔基酒質(zhì)芒濃掃度咐沿耍推沾流睬沿玩程談上維是喚遞輕減翼分寒布還的腐，弄為用污貫?zāi)嗲缭谌A各謹(jǐn)種予負(fù)兼荷牲下故生望長膚提曉供蠟了槍可謎能竿性喪，糾在于進(jìn)枕水棕口帆附牲近鴉是且高書負(fù)盤荷首區(qū)敬，專在堆出廚水鞠附倉近蘇是氧低絹負(fù)盲荷堤區(qū)亞。砌負(fù)嚇荷筆的滿不或同飾，湊微賤生協(xié)物呀的尸生閣長五狀酷況亂也拉呈介現(xiàn)嘗出給差陶異宇，民特準(zhǔn)別世是座對(duì)欲于鐮復(fù)流合臘菌舅而剪言具，資不廳同每種片類映的洋菌演在離反盜應(yīng)摧器疾中寶可斥能拐有怨相衡應(yīng)匙的火生便長話區(qū)窯段瀉。泥（肯4防）郊獄主對(duì)船于交氧肅、意高溉基誦質(zhì)電濃戲度晉等秤抑汁制帳因辣素聞，西推繁流蘋式怨反沙應(yīng)財(cái)器哲的肉前歷段斬可凍以騎起法到恥保憶護(hù)戶后陶段榴的休作賓用罪。富（冶5撤）革運(yùn)矮從嗓推柳流備沿遣程捕上賠取叔樣壺，糖可環(huán)以躲方斷便啞觀姓察緩不籮同命區(qū)鍛段攤微倆生填物星的勸生筑長福和臉基暢質(zhì)偉濃晉度秧變躲化冬所睛帶拔來虛的朱差崖異憑性販情償況葵。嚼（速6應(yīng)）派伙蓮從抄設(shè)筑備折要溉求燒上侄講來，旦該長反賊應(yīng)舌器鐵只愁需機(jī)要譜一巧個(gè)鄉(xiāng)進(jìn)寧水沖泵阻，頁最饑大書限饞度另低務(wù)減贊少淚了沃轉(zhuǎn)懂動(dòng)斃部哭件詳，不從伍而院對(duì)鏈保寸證留系都統(tǒng)扶的再密謠閉刪性陳非棍常翻有挎利獻(xiàn)。判整勇個(gè)照系死統(tǒng)株造錢價(jià)侄低釣廉無。分基協(xié)于夜上擇述愛設(shè)溫想擴(kuò)，戀本較研煮究粱設(shè)回計(jì)幟了鞏一懇個(gè)陡2雀.謎4替L城的藍(lán)推箱流零式甚固挺定蓄化沙生裂物悄絮憂體另反肯應(yīng)毒器污，羽在界4搏個(gè)考月默內(nèi)莖成史功社地享完預(yù)成璃了翼啟襪動(dòng)鋼過甘程駛。猾隨剖后至啟姻動(dòng)籌的串另鉛一串組巷1恩2殺L麥反膀應(yīng)糠器挪也筐已師獲尤得造了蓋穩(wěn)壁定首的廢A殿N爆A淹M壇M虹O票X醬活厚性胡。銹3要誦鏈媽

庫試攪驗(yàn)染裝架置雄及母方戚法禽3且.鋤1忌話投

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辭負(fù)滴荷宅提追高膏期從第45天后開始提高負(fù)荷，考慮到反應(yīng)器中要發(fā)生一部分氨氧化反應(yīng)，有一部分氨氮要轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，因此在配水時(shí)，有意提高氨氮濃度（一般按氨氮與亞硝酸鹽氮1.2~1.5:1的比例配置，根據(jù)出水中殘余的氨氮和亞硝酸鹽氮濃度進(jìn)行調(diào)整）。從圖1-4中可以看出，到第80天后，總氮的去除率達(dá)到80%，出水中的氨氮和亞硝酸鹽氮均接近0mg/l。反應(yīng)器此時(shí)已基本穩(wěn)定，第80天以后按照7-10天提高進(jìn)水TN60-80mg/l的速度提高負(fù)荷，控制出水中氨氮和亞硝酸鹽氮均接近0mg/l。到120天左右，在反應(yīng)器中觀察到了紅色的顆粒狀污泥，此污泥可能就是ANAMMOX菌的聚集體。試驗(yàn)結(jié)果表明，雖然進(jìn)水濃度在不但提高，氨氮和亞硝酸鹽氮的去除率均接近100%初，夸但碎總?cè)痰拿既ズ坛l率坐因棗為爺有草硝遮酸寸鹽拿氮鄰的像生榜成叮，途而槐始倦終瘋維淺持呆在盛8摧0銅%犧左在右狐。困當(dāng)永負(fù)捕荷料降恨低械時(shí)距，泰硝關(guān)酸宣鹽年氮?jiǎng)虻乃瘽馕甓然每尚湟员牻邓筒ィ峡倸灥獜埲ピ闯首V也通隨給著記上睡升鹿，胸但娃為揀了址加諒快蝕培曬養(yǎng)距細(xì)品菌赤，洽未偉在受這叛方曠面統(tǒng)進(jìn)迅行顏進(jìn)尚一埋步益試雨驗(yàn)偽。草在圓本榨試徐驗(yàn)殺第旺1豐3嘉5吳~停1匪4撲7廢天秘的扒1牽2宜天否穩(wěn)些定異運(yùn)出行犯期屬內(nèi)均（閣平晝均識(shí)流梳量盼0虎.逐9陸2梯9櫻L膏/棄d夸）饅，慌平孔均預(yù)進(jìn)撥水留氨干氮哭、勿亞量硝蓬酸腥鹽持氮野、似硝橫酸氣鹽圣氮貪、鼠總文氮嬌濃上度性分救別來為照3假3創(chuàng)7對(duì).設(shè)0冒m蝴g福/執(zhí)l炎、張3更1花7嘩.減4狂m歸g架/患l飼，崇2芬7青.啞3筐m吐g淚/連l什，火6盯8呢4摧.嬌8發(fā)m麻g暗/朽l(xiāng)齒，載出灶水豈中腐氨品氮承、魂亞作硝輩酸亞鹽瓜氮缺、郵硝斯酸鉛鹽暑氮燥、藥總從氮里的語濃反度吳分計(jì)別戶為稠5腳.叨2鐘m刪g幕/販l掘,賭6峽.土4逃m扮g插/疫l認(rèn),著繭1哈1句1司.耳4禾m嚷g仍/肥l逐、步1傲2舌8憶.沃2燙m則g嗚/縮l疊。鞋反助應(yīng)特器宅平偶均侄進(jìn)槐水錢氨慌氮征、倉亞汪硝辦酸爽鹽鳥氮爛、銀總進(jìn)氮夸負(fù)展荷攀分玻別哀為臨0姻.淚1冰3斬1氧K廁g柴-傍N鏈/矛m服3陡.廣d毯，擔(dān)0低.嬸1覆2螞3謹(jǐn)K書g最-志N苗/炊m塑3虧.滲d古，懼0扎.杰2暑6射5霸K手g衰-射N曬/抹m間3尼.申d間，巨反追應(yīng)限器犁平踏均紀(jì)氨肅氮習(xí)、斯亞紛硝他酸姥鹽墊氮稅，薯總戒氮宴去罪除膊負(fù)舅荷育分話別火為垮0養(yǎng).飯1輕2決9凡K我g貢-舌N軟/冤m當(dāng)3側(cè).穴d容，翁0蠢.座1承2隨0嫂K書g閣-奉N蘭/賠m特3捏.侮d徹，線0飄.名2路1濁5的K格g級(jí)-丑N拴/濁m伐3舌.舊d隱，慕平斯均傍去杏除爬率迅分抹別虜為殊9饅8薄.溜4蓄%展，殲9南7廚.僑9納%妹，姑8巴1帆.賺1糧%千。尋目瞞前葬反齒應(yīng)蔥器中運(yùn)承行負(fù)負(fù)握荷僅仍未在忠不歇斷逝提蒜高徑之極中廳。5

污泥性狀觀察5.1

反應(yīng)器沿程污泥分布經(jīng)過連續(xù)培養(yǎng)，反應(yīng)器中污泥顏色變化不大，從原來的黃褐色變?yōu)檩^暗的土黃色。反應(yīng)器前半部分的污泥變少，反應(yīng)器后半部分的污泥從外觀觀察未見減少。試驗(yàn)過程中未觀察到明顯的污泥流動(dòng)和流失現(xiàn)象。5.2

污泥顆?；瘡牡?20天觀察到反應(yīng)器前半部分出現(xiàn)紅色污泥后，紅色污泥顆粒在填料支架上成片生長，污泥的數(shù)量和尺寸在不斷增加。并且與黃色絮狀污泥混雜在一起。顆粒尺寸從0.2mm到3-4mm不等。污泥顆粒周圍有較多氣泡。反應(yīng)器的后半部分未發(fā)現(xiàn)紅色污泥。這表明高負(fù)荷有利于該污泥的生長和顆?；Ｓ捎诜磻?yīng)器是推流式運(yùn)行，到末端可供微生物利用的基質(zhì)較少，不利于微生物的大量生長。6

問題討論6.1

氨氮與亞硝酸氮反應(yīng)比例問題本試驗(yàn)中觀察到的氨氮和亞硝酸鹽氮反應(yīng)比例與目前普遍認(rèn)同的反應(yīng)方程式（式1）(10)有較大差異。根據(jù)上述反應(yīng)式，氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的反應(yīng)比例為1:1.32:0.26左右，胡寶蘭等的試驗(yàn)結(jié)果是1:1.123（氨氮：亞硝酸鹽氮）。本試驗(yàn)期間反應(yīng)器累積的氨氮與亞硝酸鹽氮反應(yīng)比例為1.37:1:0.056（或1:0.73:0.04）。初步探索性試驗(yàn)表明，硝酸鹽氮的比例可以通過降低負(fù)荷進(jìn)一步降低，但如果將進(jìn)水氨氮與亞硝酸鹽氮濃度改為1:1，對(duì)反應(yīng)器的運(yùn)行將造成重大沖擊。本反應(yīng)器中氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮反應(yīng)比例的差異是否是由于存在硝化反應(yīng)或存在其他微生物反應(yīng)所造成，仍有待于以后的試驗(yàn)深入研究確認(rèn)。6.2

負(fù)荷提高速度問題負(fù)荷提高速度受污泥增長的速度的限制。本試驗(yàn)期間，按照7~10天增加總氮濃度60-80mg/L的速度提高負(fù)荷，基本上與反應(yīng)器中微生物的增長相適應(yīng)。當(dāng)負(fù)荷提高過快或提高幅度過大后，會(huì)導(dǎo)致出水中有殘余的氨氮和亞硝酸鹽氮。雖然維持一定出水基質(zhì)濃度對(duì)反應(yīng)器末端微生物的生長有利，但由于對(duì)ANAMMOX反應(yīng)器的控制條件不甚明了，為了保證反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行，只好按控制出水亞硝酸鹽氮和氨氮濃度均為0mg/L的方式運(yùn)行。7氧氣的影響反應(yīng)器氧非常敏感，少量的氧進(jìn)入反應(yīng)器就會(huì)造成ANAMMOX反應(yīng)效率的急速降低，出水pH也較原先的值低?？梢酝ㄟ^觀察出水pH的變化，判斷反應(yīng)器是否受到氧的影響。氧對(duì)反應(yīng)器的影響是可逆的，并且可以通入氬氣驅(qū)趕氧氣，消除氧對(duì)AN