厌氧氨氧化的快速启动及过程控制

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文厌氧氨氧化的快速启动及过程控制论文作者：张沙学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：能源环境工程指导教师：黄超职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金项目（31400432）；河北省自然科学基金项目（E2014202225）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofEnergyandEnvironmentEngineeringASTUDYONQUICKSTART-UPANDCON

2、TROLSTRATEGIESOFANAMMOXPROCESSbyZhangShaSupervisor:Prof.HuangChaoDecember2016ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.31400432.ItisalsosupportedbytheNaturalScienceFoundationofHebeiProvince.No.E2014202225原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的

3、成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：2016年12月18号关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据

4、库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：2016年12月18号导师签名：日期：2016年12月18号摘要厌氧氨氧化（Anammox）是一种有巨大经济和生态效益的新型自养生物脱氮工艺，在高氨氮、低C/N比废水处理中有广泛的应用前景。但是，Anammox菌生长极其缓慢，工艺启动时间长，易受废水中溶解氧（DO）、有机物的影响，阻碍了Anammox工艺的工业化应用进程。本研究在常温条件下通过启动OLAND工艺来实现Anammox菌的预富集从而

5、优化Anammox反应器的接种污泥，并通过添加混合载体、优化运行条件等策略，快速富集Anammox菌，并在较短时间内成功启动Anammox工艺。常温条件下在填充蜂窝状聚乙烯填料固定床生物膜反应器（FBR）中接种普通活性污泥、用人工模拟废水启动OLAND工艺。实验温度23℃~26℃，DO为0.5mg/L~1.0mg/L，水力停留时间（HRT）为2天，NH+4-N的初始进水浓度为50mg/L。结果表明，第31天首次出现总氮去除；NH+4-N去除率、总氮去除率和总氮去除速率的最大值分别为89.54%、95.45%和38.82g/（m3·

6、d）。OLAND工艺的成功启动增大Anammox工艺的启动有效性，同时可满足城市生活污水的除氮需求，在低氨氮、低化学需氧量废水处理方面有广泛的应用前景。接种OLAND污泥至填充无纺布和蜂窝状聚乙烯混合填料的FBR，常温启动Anammox工艺。温度15℃~25℃，DO低于检测限（0.1mg/L），HRT从2d缩短至1.5d，进水NH+-4-N和NO2-N的浓度分别从60mg/L和30mg/L梯度增加到320mg/L和260mg/L。接种OLAND污泥的第1天，NH+-4-N和NO2-N即实现同步去除，反应器首次表现出Anammox活

7、性。在109天，总氮去除速率达最大值336.44g/（m3·d）。通过扫描电镜观察到成熟污泥生物膜表面呈花椰菜状结构，菌胶团由球菌和短杆菌构成，未观察到丝状菌群；根据基因测序和谱系分析，反应器中检测到2种厌氧氨氧化菌，属于CandidatusKueneniastuttgartiensis种和CandidatusBrocadiaflulgida种，且CandidatusKueneniastuttgartiensis是Anammox菌中的优势菌，占总克隆数的70%。在OLAND工艺和Anammox工艺的启动过程中，通过改变N2的曝气量

8、来改变FBR的DO浓度，通过控制进水基质浓度和HRT来调节进水负荷。根据不同阶段工艺的运行工况来改变进水基质浓度，避免NH+-4-N和NO2-N浓度过高出现自抑制现象；通过改变模拟废水中CO2的曝气量和HCl的添加量来调节FBR内的pH值，同时的C