反應(yīng)器的影響

安雪迪，彭永臻，李自強，邱  珊

（哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150090）

摘  要：厭氧氨氧化顆粒污泥與生物膜均有助于污泥的持留，為研究實際廢水中存在的有機物沖擊對兩種狀態(tài)厭氧氨氧化污泥的影響差異，將顆粒污泥與聚氨酯海綿填料置于同一反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行厭氧氨氧化污泥的掛膜，以及高氨氮為進(jìn)水的長期培養(yǎng)馴化。經(jīng)過120d的運行，顆粒-填料復(fù)合反應(yīng)器表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性和氮去除率，進(jìn)水NH₄⁺-N濃度從30mg/L提高至420mg/L，容積氮去除負(fù)荷從0.08 kg·N/(m³·d)提升至3.39 kg·N/(m³·d)，系統(tǒng)內(nèi)厭氧氨氧化活性良好。通過平行批次試驗，對顆粒污泥和生物膜在不同濃度有機物沖擊下的影響進(jìn)行對比研究，在初始NO₂^--N濃度為125mg/L左右，COD濃度≤200mg/L時，兩種體系中厭氧氨氧化反應(yīng)沒有受到抑制，且一定程度得到了促進(jìn)。COD濃度在300mg/L時產(chǎn)生了明顯的抑制作用。相比于生物膜，等質(zhì)量的顆粒污泥表現(xiàn)出了更好的抵抗有機物沖擊的能力。

關(guān)鍵詞：生物膜；顆粒污泥；聚氨酯填料；厭氧氨氧化

厭氧氨氧化是一種新穎、可持續(xù)的脫氮工藝，具有很大的應(yīng)用前景^[1]。曝氣成本顯著降低，外源電子供體節(jié)約，剩余污泥量少，不需外加碳源，占地面積小等優(yōu)點，使得該工藝在技術(shù)經(jīng)濟上比常規(guī)生物處理技術(shù)可行^{[2, 3]}，但厭氧氨氧化菌是自養(yǎng)菌，它生長緩慢(倍增時間約11天)^[4]，細(xì)胞產(chǎn)率低，極易流失^[5]，使得該工藝性能不穩(wěn)定^[6]。

污水處理中，厭氧氨氧化菌的持留有利于其在高負(fù)荷下連續(xù)運行，通過更高的細(xì)胞密度獲得足夠的降解速率，使反應(yīng)器內(nèi)固、液相高效分離，操作方便簡單^[7]。截留污泥和確保厭氧氨氧化菌的生物量成為開發(fā)ANAMMOX技術(shù)的主要挑戰(zhàn)之一^[8]。顆粒污泥由于生物體間結(jié)構(gòu)緊湊可以增加污泥的沉降性，同時還能夠減少污泥流失，提高反應(yīng)器中的生物                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     持留率^[9]。生物質(zhì)載體（填料）的使用可以使厭氧氨氧化菌固定在其表面形成生物膜，從而增長污泥停留時間，有利于污泥的截留^{[10, 11]}。Zhang等^[10]在厭氧上流式固定床反應(yīng)器（UFBR）中研究發(fā)現(xiàn)，與其他無紡布、丙烯酸纖維等填料相比，海綿填料的高生物量保持能力使其具有更高的氮轉(zhuǎn)化率。

然而，工業(yè)廢水、垃圾滲濾液等實際廢水中均含有不同濃度有機物，限制了厭氧氨氧化的應(yīng)用^[12]。Ni等^[13]發(fā)現(xiàn)與絮體污泥相比，厭氧氨氧化顆粒污泥表現(xiàn)出更高的耐受性，即使在COD:N為3:1的情況下也能夠提供80％的氮去除率。但是目前對于在有機物沖擊下，顆粒與生物膜狀態(tài)的厭氧氨氧化污泥的影響差異研究報道較少。

本試驗在上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）中構(gòu)建顆粒-填料符合厭氧氨氧化反應(yīng)器，進(jìn)行厭氧氨氧化的高負(fù)荷培養(yǎng)馴化及填料的掛膜培養(yǎng)，并通過批次試驗，從氨氧化速率和氮去除率角度探討了不同濃度有機物對顆粒、填料厭氧氨氧化污泥的沖擊影響，為厭氧氨氧化工藝的實際應(yīng)用提供參考和依據(jù)。