An_O_A-SBR脱氮过程中N2O和NO产生与释放特征

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1、分类号:X703.110710-2015129010硕士学位论文An/O/A-SBR脱氮过程中N2O和NO产生与释放特征赵日祥导师姓名职称赵剑强教授申请学位类别工学硕士学科专业名称市政工程论文提交日期2018年5月3日论文答辩日期2018年6月8日学位授予单位长安大学ThecharacteristicsofN2OandNOproductionsandemissionsduringananaerobic/aerobic/anoxicsequencingbatchreactortreatingnitrogen-containingwastewaterADissertationS

2、ubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhaoRixiangSupervisor：Prof.ZhaoJianqiangChang’anUniversity,Xi’an,China摘要厌氧/好氧/缺氧（anaerobic/aerobic/anoxic，An/O/A）序批式反应器（SequencingBatchReactor，SBR）是一种新的活性污泥生物脱氮工艺，其具有能耗低、处理效果好等优点，近年来受到广泛关注。然而该工艺在脱氮过程中会伴有一氧化氮（Nitricoxide,NO）与氧化亚氮（Nitrousoxide,N2O）的产生与释放

3、。N2O是重要的温室效应气体之一，其可以损坏大气层的稳定，从而造成地球生态系统的破坏等。NO作为一种有毒气体，也是脱氮过程中N2O的前体物质，NO在空气中极易氧化形成NO2等氮氧化物从而空气造成污染。因此对于An/O/A-SBR工艺脱氮过程中不同运行模式下NO与N2O产生与释放的研究是十分有必要的。本文将日常长期稳定运行的An/O/A-SBR通过定期改变运行方式，考察了三种情况下N2O与NO的产生：未投加有机物条件下不同氨氮浓度对限氧氨氧化过程（O模式）N2O产生和释放的影响。不同氨氮浓度对亚硝酸盐反硝化过程（An/A模式）N2O产生量的影响。不同碳氮比下亚硝酸盐反硝化过程

4、（An/A模式）NO和N2O的产生情况。对不同碳源机制下An/O/A-SBR系统中微生物群落结构进行比较与分析。研究得到以下结论：（1）将稳定运行的An/O/A-SBR定期改变为仅限氧模式（O模式）运行。考察了未投加有机物条件下不同氨氮浓度在限氧过程中N2O的产生和释放研究，结果表明：随着进水氨氮浓度的升高，N2O的产生量以及其释放因子（N2O释放量/氨氮氧化去除总量）也升高。亚硝化过程中N2O的产生速率与初始氨浓度，反应过程中pH相关。在氨氮浓度为24mg/L，96mg/L，240mg/L时对应的其N2O的总产生量为4.65mg/L，26.73mg/L，81.26mg/L

5、，其释放因子分别为19.3%，27.8%，33.8%。（2）将稳定运行的An/O/A-SBR定期改变为厌氧/缺氧方式（An/A模式）运行,实验研究了四种不同氨氮浓度对亚硝酸盐反硝化过程N2O产生量的影响。实验结果表明：随投加氨氮浓度升高，反硝化完成时间随之变长，N2O释放量相应增大，其原因可能是游离氨对反硝化微生物活性产生了一定程度的抑制作用。随厌氧段进水氨氮浓度的提高，-系统内游离氨浓度相应升高，抑制效应增强。同时发现当NO2-N浓度接近0时，基于胞内贮存物的N2O还原反应才得以发生，说明亚硝酸盐对N2O的还原有抑制作用，且I抑制浓度值很低。（3）将稳定运行的An/O/A

6、-SBR定期改变为An/A模式运行，研究亚硝酸盐反硝化过程中NO和N2O的产生与释放特征，结果发现：缺氧段出现液相NO和N2O浓度的积累，以及高浓度NO对亚硝酸盐还原反应和NO还原反应的毒性抑制作用。通过对NO和N2O曲线变化特征分析认为其是两种以上菌群共同作用的结果，一种对环境（亚硝酸及NO）敏感的细菌可能导致了NO和N2O的积累，另一种对NO毒性耐受能力强的细菌在NO累积期间起到消除NO的作用。高通量分析表明，前者可能是IgnavibacteriaeMelioribacter（10.28%），后者可能是ProteobacteriaAzospira（4.87%）。NO积累

7、的原因可能是An/A模式下缺氧初期某些细菌分解亚硝酸盐速率过快引起的。研究还发现以胞内多聚物为碳源的N2O还原过程pH是降低的。（4）在改变碳源基质运行相同运行工况运行下对前后样本进行微生物群落基于高通量结果分析：微生物群落中的优势门仍然为Proteobacteria门，但在以乙酸钠为碳源的运行条件下的样本中，Proteobacteria门占比明显高于以葡萄糖为碳源的样本中的占比。但优势菌群则由原先的Sarccharibacteria_genera_incertae_sedis属转变为Thauera属。经过前后比较