氮负荷波动对厌氧氨氧化/反硝化协同脱氮效能影响

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0206

摘要/Abstract

摘要：

在厌氧折流板反应器（ABR）中探究厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的分步培养，以及进水氮负荷波动对系统性能的影响。结果表明，维持C/N为0.65，逐步提升总氮负荷（NLR），50 d左右可实现厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮，总氮去除率可达95.8%。NLR波动值低于1.04 kg/（m³·d）时，对工艺脱氮性能无显著影响。负荷变化幅度越大，厌氧氨氧化菌活性受抑制越显著，对反硝化菌基本无影响，负荷波动值达到2.10 kg/（m³·d）时厌氧氨氧化对氮的去除贡献（C_A）下降至54.8%，反硝化耦合厌氧氨氧化协同脱氮可有效提升系统的稳定性。胞外聚合物（EPS）对系统负荷波动有较好的响应规律，负荷波动越大，EPS提高越多，有利于提高系统性能的稳定性。

关键词: 厌氧氨氧化, 反硝化, 负荷波动, 微生物活性, 胞外聚合物

Abstract:

The effects of stepwise cultivation of anammox bacteria and heterotrophic denitrifying bacteria，and fluctuations in influent nitrogen load on system performance were investigated in an anaerobic baffled reactor. The results showed that the synergistic denitrification of anammox and denitrification could be achieved in about 50 days by maintaining C/N 0.65 and increase the load gradually，and the total nitrogen removal rate could reach 95.8%. Fluctuations in the total nitrogen load below 1.04 kg/（m³·d） had no significant effect on the process denitrification performance. The larger the load variation，the more significant the inhibition of the activity of anammox bacteria，but basically no effect on denitrification bacteria. The lowest contribution of anammox to nitrogen removal decreased to 54.8% when the load fluctuation value reached 2.10 kg/（m³·d）. Denitrification coupled with anammox synergistic denitrification can effectively improve the stability of the system. The extracellular polymeric substances have a good response pattern to the system load shock，the greater the load fluctuation，the more EPS，which is conducive to improving the stability of the system performance.

Key words: anammox, denitrification, load fluctuation, microbial activity, extracellular polymeric substance（EPS）

中图分类号:

X703.1

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https://www.iwt.cn/CN/Y2023/V43/I1/68

图/表 8

图1 实验装置示意

Fig. 1 Schematic of the experimental reactor

表1 第1、2部分实验运行工况

Table 1 Operating conditions in part I and Ⅱ

实验部分

NH₄⁺-N/

（mg·L^-1）

NO₂^--N/

（mg·L^-1）

NLR/

（kg·m^-3·d^-1）

表2 第3部分反应器的运行工况

Table 2 Reactor operating conditions in partⅢ

反应阶段	高氮负荷（NLR_H）/（kg·m^-3·d^-1）	低氮负荷（NLR_L）/（kg·m^-3·d^-1）	氮负荷波动值（ΔNLR）/ （kg·m^-3·d^-1）	NH₄⁺-N质量浓度变化/（mg·L^-1）	NO₂^--N质量浓度变化/（mg·L^-1）
A	2.20	1.80	0.40	235→190	320→260
B	2.20	1.16	1.04	235→130	320→170
C	2.20	0.56	1.64	235→60	320→80
D	2.20	0.10	2.10	235→13	320→16

图2 第1部分实验反应器性能变化

Fig. 2 Reactor performance changes of the part I

图3 第2部分反应器性能变化

Fig. 3 Reactor performance changes of the Part Ⅱ

图4 负荷波动对系统运行效能影响

Fig. 4 Impact of load fluctuations on system operating efficiency

图5 负荷波动工况下厌氧氨氧化和反硝化比降解速率的变化

Fig. 5 Variation of anammox and denitrification ratio degradation rates under fluctuating load conditions

表3 EPS组分的变化

Table 3 Changes in the content of extracellular polymer fractions

时间	阶段	EPS/ （mg·g^-1）	PN/ （mg·g^-1）	PS/ （mg·g^-1）	PN/PS
第1天	负荷波动前	39.8	24.7	15.1	1.6
第31天	A	52.7	33.7	18.9	1.7
第67天	B	60.1	42.9	17.2	2.4
第103天	C	73.5	55.2	18.2	3.0
第145天	D	88.3	68.0	20.2	3.4

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