摘要
环境友好且经济高效型的厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)生物脱氮技术对于解决实际工程中低碳源、能耗高等问题意义重大，但Anammox在实际应用中存在厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria,AnAOB)富集难、脱氮不彻底以及在处理实际污水时无法避免COD的影响等技术瓶颈。为此，国内外学者在接种污泥、投加载体材料、工艺耦合等方面都做了大量努力。其中接种污泥、投加低量有机碳在工程应用与运行成本方面具有普遍实用意义。实际污水中含一定量的有机物，乙酸也已被证实能被AnAOB利用进行混合营养代谢，混合营养型AnAOB的培养大都以Anammox污泥添加有机物诱导而成，而直接对混合营养型AnAOB富集(Anammox启动)的影响却被少有提及。为扩大Anammox在实际中的应用范围，研究混合营养型AnAOB的富集是十分必要的。因此，本研究采用单因素轮换法，针对AnAOB富集困难、易受有机物污染等问题，对AnAOB富集的影响因素种泥、碳源浓度以及分别在冷藏条件下与高氮负荷条件下的混合营养型AnAOB的活性恢复进行研究，以推进Anammox的实际大规模应用。得出主要结论如下: (1)接种厌氧生物铁泥与普通活性污泥在COD为15mg/L的条件下启动混合营养型Anammox反应器是可行的，普泥体系的启动(81 d)要稍快于铁泥体系(90d)，但在稳定运行后铁泥体系对总氮的去除效果要优于普泥体系。 (2)碳源浓度在铁泥体系与普泥体系中的作用程度不同，且影响了体系内脱氮途径的强弱关系。在普泥体系中，在投加0～60mg/L的乙酸钠浓度环境中，接种普通活性污泥进行混合营养型AnAOB富集均能成功，反应器启动时长为C2(75 d)＜C1(81 d)＜C3(117天)，其中C2的SAA最高2.96 mg N/(gVSS·h)。而在铁泥体系中，碳源浓度的增加抑制了混合营养性AnAOB的富集。R1、R2反应器分别于90d、96 d启动成功，在稳定运行阶段其 TNRE:R1(91.74％)＞R2(89.97％);SAA:R1(2.80mg N/(gVSS·h))＞R2(2.75mgN/(gVSS·h))。而R3反应器直至反应运行至120d仍处于活性迟滞阶段。 (3)混合营养型Anammox铁泥体系具有较强的环境适应能力。混合营养型Anammox铁泥体系中的污泥在短时间便表现出良好的Anammox性能，氨氮去除率(ARE,ammonium removal efficiency)、亚氮去除率(NRE,Nitrite removal efficiency)以及总氮去除率(TNRE,total nitrogen removal efficiency)均达 90％以上，在 Anammox工艺中将具有广阔前景。 (4)在为COD为10mg/L的条件下，混合营养型Anammox铁泥能承受的NRRmax为198.47 g/m3/d。再进一步提升氮进水负荷(NLR=260 g/m3/d)后反应性能恶化，TNRE急剧下降至28.42％,过高的亚硝酸盐浓度是本实验中抑制反应器脱氮性能的主要因素。 (5)低COD浓度(10～25 mg/L)能在不同程度上恢复高氮负荷抑制，其中最佳运行条件(COD=10mg/L)对解除高氮负荷抑制的效果最好。COD对TNRE影响的具体表现如下:10mg/L(80.56％)＞15 mg/L(73.83％)＞20 mg/L(70.94％)＞25 mg/L(47.82％);添加 COD 为 10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L 的反应器的 SAA 分别恢复至脱氮性能最佳阶段的85.09％、81.69％、78.80％和47.88％。
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