推流式固定化絮体生物反应器培养anammox菌试验研究

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1、推流式固定化絮体生物反应器培养ANAMMOX菌试验研究摘要：对ANAMMOX菌的培养及恰当的反应器形式进行了讨论和试验研究。采用推流式固定化絮体生物反应器在4个月时间内成功地获得了ANAMMOX活性，并培养出了红色颗粒污泥。在稳定运行期间(HRT2.58d，温度30℃)，平均进水氨氮、亚硝酸盐氮浓度分别为333.7mg/L、317.4mg/L，出水氨氮、亚硝酸盐氮平均浓度为5.2mg/L、6.4mg/l，氨氮、亚硝酸盐氮、总氮的平均去除率分别为98.4%、97.9%、81.1%。关键词：厌氧氨氧化推流脱氮1AN

2、ANMMOX工艺研究状况厌氧氨氧化技术的研究从荷兰KLUYVER试验室发现这一实验现象（1），到2002年6月世界上第一座生产性装置在DOKHAVEN投入运行（2），至今已持续近十年。国内的一些研究者在这一领域也取得了一定的研究成果（3）。目前国内一大批研究机构正积极地在这一领域开展研究工作（4）。综观目前的研究成果，对ANAMMOX的基础理论研究已经相当深入，但对如何快速培养和富集ANAMMOX菌公开报道，较为鲜见。众多研究者缺乏研究材料的问题相当普遍，这已成为在这一领域开展大量研究工作的重要瓶颈。2ANAM

3、MOX菌培养反应器选择目前已知的培养ANANMMOX菌方法的有两类，一类是采用ANAMMOX菌接种物，在反应器中进行增殖培养；另一种是采用活性污泥进行富集培养。荷兰代尔夫特工业大学（TUDelft）关于ANAMMOX的研究主要利用第一种方法，种泥来自于最早发现ANAMMOX现象的脱氮流化床反应器。在国内开展的研究只能依靠从活性污泥中富集培养的方法。浙江大学郑平、胡宝兰等采用UASB反应器成功地富集到了高活性的ANAMMOX污泥（5）。上海交通大学的杨虹等采用悬浮填料床反应器，成功地进行了OLAND工艺的研究，该

4、工艺中同样有ANAMMOX菌参与反应（6）。荷兰研究者认为SBR是适合ANAMMOX菌培养的反应器，并且在该反应器中培养出了颗粒化的ANAMMOX污泥（7），但是该反应器全套购置费用昂贵，国内一般研究机构难以承受，不便于推广使用。分析目前关于ANAMMOX菌的研究成果可知，培养该菌应该满足其如下一些基本要求：（1）该菌广泛地存在于自然界中，在具有硝化、脱氮能力的生物膜、长污泥龄低负荷活性污泥中数量较多。（2）该菌在有氨氮、亚硝酸盐氮的环境中，可以进行ANAMMOX反应，并能够增殖。（3）氧对该菌完成ANAMMO

5、X反应有抑制作用（8）。（4）该菌的合适生存环境是：温度20-43℃，pH6.7~8.3（9）。（5）亚硝酸盐氮抑制浓度为100mg/L（9）。（6）该菌的倍增时间是4-11天，合成系数是0.054gVSS/gNH4+-N，污泥衰减系数为0.01d-1。比增长速率为0.065d-1（10）。目前研究中使用的反应器，如UASB，流化床，填料床等，基本属于完全混合类反应器。采用推流式的反应器，并且将启动污泥均匀地固定在反应器中，同样适合于ANAMMOX菌的富集培养。理由如下：（1）接种污泥中含有少量ANAMMOX菌

6、，这些分散于污泥絮体中的菌体通过填料的支撑作用，均匀地固定在反应器中，可以获得相对稳定、相互依存的生长环境。（2）培养基质低速穿过污泥絮体，可以为该菌提供营养，传递中间产物。（3）反应器中基质浓度沿推流沿程上是递减分布的，为污泥在各种负荷下生长提供了可能性，在进水口附近是高负荷区，在出水附近是低负荷区。负荷的不同，微生物的生长状况也呈现出差异，特别是对于复合菌而言，不同种类的菌在反应器中可能有相应的生长区段。（4）对于氧、高基质浓度等抑制因素，推流式反应器的前段可以起到保护后段的作用。（5）从推流沿程上取样，可

7、以方便观察不同区段微生物的生长和基质浓度变化所带来的差异性情况。（6）从设备要求上讲，该反应器只需要一个进水泵，最大限度低减少了转动部件，从而对保证系统的密闭性非常有利。整个系统造价低廉。基于上述设想，本研究设计了一个2.4L的推流式固定化生物絮体反应器，在4个月内成功地完成了启动过程。随后启动的另一组12L反应器也已获得了稳定的ANAMMOX活性。3试验装置及方法3.1试验装置试验用ANAMMOX反应器及试验流程图见图1.反应器有效容积为2.4L。该装置运行在30℃的恒温试验室中。进水流量范围0.8~1.13

8、L/d，平均流量为0.923L，平均水力停留时间为2.6天。1．进水贮瓶2.水蠕动泵3.流式固定化絮体反应器4.出水贮瓶5.出水贮瓶图1ANAMMOX反应器及试验流程图3.2接种污泥接种污泥取自某污水厂的好氧消化污泥和中水处理厂的好氧污泥，经过短暂的硝化培养后，作为接种污泥使用。其部分理化性状为：TS13.3g/L;VS7.25g/L;VS/TS54.65%;pH8.0~8.3。3.3