鄭照明,李 軍,侯愛月,馬 靜,杜 佳,趙白航,楊京月

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城市生活污水SNAD生物膜脫氮特性

鄭照明,李 軍*,侯愛月,馬 靜,杜 佳,趙白航,楊京月

(北京工業(yè)大學(xué)國家工程實(shí)驗(yàn)室,北京市污水脫氮除磷處理與過程控制工程技術(shù)研究中心,北京 100124)

通過批試實(shí)驗(yàn)研究了同步亞硝化、厭氧氨氧化和反硝化(SNAD)生物膜的脫氮性能. SNAD生物膜具有良好的厭氧氨氧化和反硝化活性.厭氧氨氧化NH4+-N、NO2--N和總無機(jī)氮(TIN)去除速率分別為0.121,0.180,0.267kg N/(kg VSS·d);反硝化和亞硝態(tài)氮氧化活性分別為0.211,0.053kg NO2--N/(kg VSS·d).SNAD生物膜厭氧氨氧化適宜的pH值范圍為5~9,生物膜有助于緩解pH值對厭氧氨氧化菌的抑制作用. SNAD生物膜對NO2--N和FNA的抑制作用表現(xiàn)出良好的耐受能力.當(dāng)NO2--N濃度分別為100,150mg/L時(shí),對應(yīng)的FNA濃度分別為70, 100μg/L,厭氧氨氧化NH4+-N去除速率分別為0.087,0.029kg N/(kg VSS·d).掃描電鏡顯示,在SNAD生物膜表面主要是一些短桿菌.在SNAD生物膜內(nèi)部主要為火山口狀細(xì)菌,應(yīng)為厭氧氨氧化菌.

SNAD生物膜；脫氮特性；厭氧氨氧化；亞硝態(tài)氮；pH值影響

含氮污水的大量排放會(huì)造成水體富營養(yǎng)化.傳統(tǒng)生物脫氮采用硝化和反硝化技術(shù),存在著曝氣能耗高、污泥產(chǎn)量大、需要額外投加外碳源等的缺點(diǎn)[1].同步亞硝化、厭氧氨氧化和反硝化SNAD(simultaneous partial nitrification, anaerobic ammonium oxidization and denitrification)工藝是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的脫氮工藝,在適宜的工況下,亞硝化菌、厭氧氨氧化菌和反硝化菌在一個(gè)反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)總氮和有機(jī)物的去除[2].關(guān)于SNAD工藝的研究多集中于高氨氮污水的處理,針對城市生活污水處理的SNAD工藝研究報(bào)道較少[3].城市污水氨氮濃度較低,不利于抑制亞硝酸鹽氧化菌(NOB, nitrite oxidizing bacteria)的活性,也不利于厭氧氨氧化菌的代謝生長.鄭照明等[4]啟動(dòng)了處理城市生活污水的SNAD顆粒污泥反應(yīng)器,但是反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度較低(0.15~1.4mg/L),不利于好氧氨氨化菌(AOB, ammonia oxidizing bacteria)活性的發(fā)揮.Ge等[5]的批試研究表明對于低氨氮污水的處理,采用間歇曝氣方式(曝氣10min/非曝氣20min)可以有效地抑制NOB的活性.本課題組采用間歇曝氣方式在高溶解氧工況下啟動(dòng)了處理城市生活污水的SNAD生物膜反應(yīng)器.

研究表明亞硝態(tài)氮濃度和環(huán)境pH值對厭氧氨氧化菌的活性具有重要影響[6-9].文獻(xiàn)報(bào)道的亞硝態(tài)氮對厭氧氨氧化活性的抑制濃度不盡相同. Strous等[6]的研究表明亞硝態(tài)氮對厭氧氨氧化活性的抑制濃度為98mg/L.而Dapena-Mora等[7]和Lotti等[8]的研究表明當(dāng)亞硝態(tài)氮濃度分別為350和400mg/L時(shí),厭氧氨氧化活性被抑制50%.厭氧氨氧化顆粒污泥和生物膜工藝對于亞硝態(tài)氮的抑制作用具有較好的耐受能力[10-11].顆粒污泥和生物膜中的厭氧氨氧化菌密度較高,而且顆粒污泥和生物膜存在傳質(zhì)阻力,這些都有助于緩解底物濃度和外界環(huán)境對厭氧氨氧化菌的抑制作用.本研究通過批試實(shí)驗(yàn)考察了SNAD生物膜的脫氮性能,分析了不同NO2--N濃度和pH值對生物膜厭氧氨氧化活性的影響,以期為SNAD生物膜反應(yīng)器的工程應(yīng)用提供指導(dǎo)作用.

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置-SNAD生物膜反應(yīng)器

SNAD生物膜反應(yīng)器如圖1所示.反應(yīng)器為圓柱形結(jié)構(gòu),有效容積為89.5L (高徑比為2.07).反應(yīng)器采用SBR(sequencing batch reactor)運(yùn)行方式,周期運(yùn)行完畢之后馬上進(jìn)行下一個(gè)周期,反應(yīng)器內(nèi)填充鮑爾環(huán)作為生物膜載體(K3載體, AnoxKaldnes,北京),鮑爾環(huán)的直徑為25mm,分成多個(gè)小格,每個(gè)小格的直徑為4mm,鮑爾環(huán)堆積體積為34L,反應(yīng)器有效盛水容積為77.7L,排水比為81%.鮑爾環(huán)生物膜照片如圖2所示.在底部設(shè)置曝氣盤,采用溫度控制箱在線監(jiān)測并控制反應(yīng)器內(nèi)水溫,反應(yīng)器側(cè)壁(距底部以上20cm處)安裝水力攪拌器,排水口設(shè)置在底部以上20cm處,排水口直徑為20mm.在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行階段,曝氣量控制為500L/h,溫度控制為30℃.

1.2 SNAD生物膜反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行階段工況

反應(yīng)器進(jìn)水為北京工業(yè)大學(xué)家屬區(qū)生活污水,試驗(yàn)階段主要水質(zhì)指標(biāo)如下: CODCr200~ 300mg/L; NH4+-N 60~80mg/L; NO2--N< 1mg/L; NO3--N<1mg/L; TOC 50~60mg/L; TN 100~ 140mg/L; pH值為7.5~8.0;堿度300~ 400mg/L.

周期運(yùn)行工況為:進(jìn)水(5min),間歇曝氣循環(huán)(曝氣20min/混合20min),后曝氣(20min),沉淀(10min),排水(10min),靜置(1min).間歇曝氣循環(huán)次數(shù)為6次.在混合階段,曝氣停止,水力攪拌器啟動(dòng),使載體處于流化狀態(tài),增加微生物和底物的接觸.曝氣和混合階段反應(yīng)器內(nèi)的平均溶解氧濃度分別為5.6,0mg/L. SNAD生物膜反應(yīng)器已穩(wěn)定運(yùn)行60d,具有良好的脫氮性能.出水NH4+-N, NO2--N, NO3--N和COD濃度平均值分別為2, 2, 7,50mg/L, COD平均去除率為71%, TIN去除率為80%~90%.

1.3 批試實(shí)驗(yàn)裝置及其運(yùn)行條件

1.3.1 批試污泥 取SNAD生物膜反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行階段中的鮑爾環(huán)進(jìn)行生物膜的脫氮活性測定.試驗(yàn)前將鮑爾環(huán)置于30℃自來水中洗去表面的殘留基質(zhì).

1.3.2 批試實(shí)驗(yàn)水質(zhì) 試驗(yàn)采用模擬廢水,配水氮素組分為NH4Cl, NaNO2.碳源采用無水乙酸鈉.其他微量元素組分濃度參照Tang等[12]的文獻(xiàn).批試過程中采用HCl和NaOH實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)pH.為了研究NO2--N對厭氧氨氧化活性的影響,批試過程中pH值控制為7.0,固定NH4+-N濃度為70mg/L, NO2--N濃度設(shè)定為70,100,150,200,250, 300mg/L.各脫氮活性測定時(shí)的配水組分見表1.

表1 批試實(shí)驗(yàn)主要配水組分(mg/L)

1.3.3 批試實(shí)驗(yàn)裝置和程序 試驗(yàn)采用1000mL燒杯,燒杯內(nèi)放置50個(gè)鮑爾環(huán),進(jìn)行3次平行重復(fù)實(shí)驗(yàn).厭氧氨氧化和反硝化活性測定步驟參照文獻(xiàn)[12]:(1)配置泥水混合液;(2)啟動(dòng)恒溫磁力攪拌器,轉(zhuǎn)速為500r/min,用保鮮膜密封燒杯口,通氮?dú)?0min (氮?dú)饧兌?9.999%); (3)停止通氮?dú)?將燒杯連同磁力攪拌器放入30℃的恒溫培養(yǎng)箱中.亞硝態(tài)氮氧化活性測定:(1)配置泥水混合液; (2)往燒杯中鼓入空氣,曝氣量控制為250mL/min (周期內(nèi)DO大于6mg/L),啟動(dòng)恒溫磁力攪拌器,轉(zhuǎn)速為500r/min,將燒杯連同磁力攪拌器放入30℃的恒溫培養(yǎng)箱中.每隔一定時(shí)間取樣測定主要組分濃度.污泥活性計(jì)算見公式(1).

污泥活性=(1)

式中:濃度單位為mg/L;計(jì)時(shí)終點(diǎn)單位為min; 揮發(fā)性物質(zhì)質(zhì)量單位為g.計(jì)時(shí)終點(diǎn)的確定:若在取樣的時(shí)間內(nèi),批試裝置內(nèi)的NH4+-N或NO2--N濃度低于10mg/L,則以NH4+-N或NO2--N濃度剛低于10mg/L的取樣時(shí)刻為計(jì)時(shí)終點(diǎn);若在取樣的時(shí)間內(nèi),批試裝置內(nèi)的NH4+-N或NO2--N濃度始終高于10mg/L,則以取樣結(jié)束的時(shí)刻為計(jì)時(shí)終點(diǎn).污泥活性單位為: kg N/(kg VSS·d).

1.3.4 鮑爾環(huán)污泥濃度的確定 用牙簽刮落鮑爾環(huán)表面附著較為松散的生物膜,將殘留有生物膜的鮑爾環(huán)放于燒杯中,盛適量水,采用超聲設(shè)備(VCX105PB)進(jìn)行處理,振幅為90%,超聲時(shí)間為30min.待鮑爾環(huán)表面的生物膜完全脫落,將超聲后的泥水混合液和前面的松散污泥混合用濾紙過濾,將截留污泥的濾紙經(jīng)烘箱和馬弗爐處理,烘干時(shí)間及溫度與常規(guī)污泥濃度測量條件相同,得到鮑爾環(huán)污泥的干物質(zhì)量和揮發(fā)性物質(zhì)質(zhì)量.

1.4 分析方法

NH4+-N:納氏試劑光度法; NO2--N:N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法; NO3--N:麝香草酚分光光度法;取NH4+-N, NO2--N和NO3--N濃度之和為TIN濃度; DO、pH值、溫度:WTW/Multi 3420測定儀;掃描電鏡:Hitachi S-4300掃描電子顯微鏡; CODCr:按中國國家環(huán)保局和美國環(huán)境總署發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)方法測定;掃描電鏡(SEM)樣品制備:固定、沖洗、脫水、置換、干燥、粘樣、鍍膜.取出反應(yīng)器內(nèi)鮑爾環(huán)生物膜載體,使用PBS清洗2~3次后,經(jīng)2.5%戊二醛固定1.5h,再用PBS清洗3遍,隨后經(jīng)體積分?jǐn)?shù)分別為50%, 70%, 80%, 90%和100%的乙醇進(jìn)行梯度脫水,每次脫水10~15min,然后用乙酸異戊酯置換,置換后的樣品于37℃干燥.干燥后,在樣品表面鍍上一層厚度為1500nm的金屬膜,使用Hitachi S?4300型掃描電鏡對樣品進(jìn)行觀察.

FNA的計(jì)算公式參照文獻(xiàn)[13].

式中:為溫度(℃).

2 結(jié)果與討論

2.1 SNAD生物膜脫氮性能

2.1.1 SNAD生物膜的厭氧氨氧化和反硝化活性 SNAD生物膜的厭氧氨氧化活性結(jié)果如圖3所示.生物膜具有良好的厭氧氨氧化活性.初始NH4+-N和NO2--N濃度都為70mg/L,隨著反應(yīng)的進(jìn)行, NH4+-N和NO2--N濃度逐漸降低, NO3--N濃度逐漸上升. △NO2--N/△NH4+-N= 1.45, △NO3--N/△NH4+-N=0.29,和Strous等[6]的研究結(jié)果相近.厭氧氨氧化NH4+-N、NO2--N和TIN去除速率分別為0.121, 0.180和0.267kg N/(kg VSS·d). SNAD生物膜的反硝化活性結(jié)果如圖4所示.反硝化活性為0.211kg NO2--N/(kg VSS·d).

Strous等[14]的研究表明當(dāng)氧分壓超過0.5%的空氣飽和度時(shí),厭氧氨氧化菌的活性將會(huì)受到抑制.溶解氧的存在也不利于反硝化菌的代謝生長.本研究曝氣和混合階段反應(yīng)器內(nèi)的平均溶解氧濃度分別為5.6和0mg/L. SNAD生物膜仍具有良好的厭氧氨氧化活性和反硝化活性.可能的原因?yàn)楸狙芯繀捬醢毖趸头聪趸挥赟NAD生物膜的內(nèi)部,生物膜對溶解氧的傳質(zhì)具有阻礙作用[15],有助于緩解溶解氧對厭氧氨氧化菌和反硝化菌的抑制作用;同時(shí),AOB傾向于生長在生物膜的外表面,厭氧氨氧化菌傾向于生長在生物膜的內(nèi)部[16]; AOB和異養(yǎng)菌對于溶解氧的消耗有助于維持生物膜內(nèi)部較低的溶解氧濃度[17];此外,本研究SNAD生物膜反應(yīng)器采用間歇曝氣運(yùn)行方式,厭氧氨氧化菌和反硝化菌可以在厭氧混合階段進(jìn)行活性恢復(fù),有助于緩解曝氣階段高溶解氧的抑制作用[18].

2.1.2 SNAD生物膜亞硝態(tài)氮氧化活性 SNAD生物膜的亞硝態(tài)氮氧化活性結(jié)果如圖5所示. SNAD生物膜的亞硝態(tài)氮氧化活性較低,其值為0.053kg NO2--N/(kg VSS·d). SNAD生物膜反應(yīng)器曝氣階段采用間歇曝氣模式(曝氣20min/混合20min),曝氣和混合階段反應(yīng)器內(nèi)的平均溶解氧濃度分別為5.6和0mg/L. Jardin等[19]的研究表明溶解氧濃度為1.0mg/L時(shí),控制曝氣和非曝氣時(shí)間分別為8和18min,可以有效地抑制SNAD反應(yīng)器內(nèi)NOB的活性. Gilbert等[20]的研究表明NOB從厭氧環(huán)境進(jìn)入好氧環(huán)境需要經(jīng)過15~20min的遲滯期才能發(fā)揮出活性. SNAD生物膜表面的AOB和異養(yǎng)菌對于溶解氧的消耗和生物膜對溶解氧的傳質(zhì)阻礙也有助于維持生物膜內(nèi)部較低的溶解氧濃度,從而抑制NOB的活性[15,17].Morales等[15]通過微電極分析了SNAD顆粒污泥內(nèi)部的溶解氧濃度,當(dāng)溶液中的溶解氧濃度分別為4mg/L和8mg/L時(shí),在顆粒污泥內(nèi)部150mm和250mm處,溶解氧的濃度降低為0mg/L.此外,生物膜內(nèi)反硝化菌和厭氧氨氧化菌對亞硝態(tài)氮的利用也有助于抑制NOB的活性. Van der Star等[21]的研究表明厭氧氨氧化菌和反硝化菌對NO2--N的親和能力比NOB更強(qiáng).基于以上有利條件, SNAD生物膜中的NOB活性得到了一定程度的抑制,但是NOB的活性沒有得到完全抑制. Gilbert等[20]的研究表明在間歇曝氣工況下,高溶解氧濃度有助于提高NOB活性,減少NOB從缺氧進(jìn)入好氧的適應(yīng)時(shí)間.本研究曝氣階段SNAD生物膜反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧濃度較高,可能會(huì)減小間歇曝氣工況對NOB的抑制作用,需進(jìn)一步研究在較低溶解氧濃度下間歇曝氣工況對NOB活性的抑制特性.

2.2 NO2--N濃度對厭氧氨氧化NH4+-N去除速率的影響

NO2--N濃度對厭氧氨氧化NH4+-N去除速率的影響如圖6所示.批試過程中NH4+-N濃度的變化情況如圖7所示.隨著NO2--N濃度的增加, NH4+-N去除速率逐漸減小. NH4+-N去除速率的最大值和最小值分別為0.099和0.009kg N/(kg VSS·d).當(dāng)NO2--N濃度分別為100和150mg/L時(shí),NH4+-N去除速率分別為0.087和0.029kg N/(kg VSS·d),分別為最大NH4+-N去除速率的87.4%和29.6%.

Strous等[6]的研究表明, NO2--N濃度達(dá)98mg/L時(shí)即可完全抑制厭氧氨氧化活性. Egli等[9]的批試研究表明當(dāng)NO2--N濃度為180mg/L時(shí),厭氧氨氧化反應(yīng)經(jīng)過3d時(shí)間才開始發(fā)生. Tang等[10]的研究表明在設(shè)置出水回流的工況下,進(jìn)水NO2--N濃度為360mg/L時(shí), UASB厭氧氨氧化顆粒污泥反應(yīng)器去除效果良好,當(dāng)進(jìn)水NO2--N濃度超過700mg/L時(shí),厭氧氨氧化活性受到抑制,出水水質(zhì)惡化.Kimura等[11]的研究表明采用包埋材料固定厭氧氨氧化菌,進(jìn)水NO2--N濃度為430mg/L時(shí),厭氧氨氧化活性被抑制37%;當(dāng)進(jìn)水NO2--N濃度為750mg/L時(shí),厭氧氨氧化活性被完全抑制.本研究厭氧氨氧化菌對NO2--N的耐受能力優(yōu)于其他研究結(jié)果[6-9].可能的原因是本研究中的厭氧氨氧化菌位于SNAD生物膜的內(nèi)部,生物膜對NO2--N的傳質(zhì)存在阻礙作用,有助于降低NO2--N對厭氧氨氧化的抑制作用.但是本研究厭氧氨氧化菌對NO2--N的耐受能力比Tang等[10]和Kimura等[11]的研究結(jié)果要差.原因可能為本研究采用生活污水培養(yǎng)SNAD生物膜,反應(yīng)器內(nèi)的NO2--N濃度長期低于10mg/L,厭氧氨氧化菌沒有適應(yīng)高NO2--N濃度的抑制.而且SNAD生物膜由亞硝化菌,厭氧氨氧化菌和反硝化菌等微生物組成,生物膜的厚度只有1~2mm,相對于厭氧氨氧化顆粒污泥和包埋材料, SNAD生物膜上厭氧氨氧化菌密度和胞外聚合物較少.研究表明在細(xì)胞密度較高時(shí),厭氧氨氧化菌的生長速率更快,活性更高[22].Tan等[23]的研究表明細(xì)胞在高度聚集的條件下,基因表達(dá)能力更強(qiáng),有助于增加對不利環(huán)境的適應(yīng)能力.

Fernández等[24]的研究表明,FNA濃度為11μg/L時(shí),生物膜的厭氧氨氧化活性被抑制50%. Puyol等[25]的動(dòng)力學(xué)研究表明,FNA對顆粒污泥厭氧氨氧化活性的抑制常數(shù)為117μg/L.本研究FNA對厭氧氨氧化活性的抑制特性和Puyol等[25]的研究較為相近.近年來, Puyol和Lotti等的研究表明NO2--N (而不是FNA)對厭氧氨氧化活性起主要抑制作用[8,25]. Lotti等[8]的研究表明,厭氧氨氧化菌的生物膜由梯烷脂構(gòu)成,有助于阻止FNA進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部.因此, NO2--N和FNA對SNAD生物膜厭氧氨氧化活性的抑制作用有待于進(jìn)一步深入研究.

2.3 pH值對SNAD生物膜厭氧氨氧化活性的影響

圖8為不同pH值條件下SNAD生物膜厭氧氨氧化氮素濃度變化情況.不同pH值條件下SNAD生物膜厭氧氨氧化總無機(jī)氮去除速率如圖9所示.實(shí)驗(yàn)研究的pH值范圍為4~9.當(dāng)pH值為8時(shí),厭氧氨氧化總無機(jī)氮去除速率達(dá)到最大值0.265kg N/(kg VSS·d);當(dāng)pH值為4時(shí),厭氧氨氧化總無機(jī)氮去除速率最小,其值為0.013kg N/(kg VSS·d);當(dāng)pH值為5,6,7和9時(shí),厭氧氨氧化總無機(jī)氮去除速率相差不大,其值分別為0.223,0.225,0.230,0.193kg N/(kg VSS·d). Strous等[26]的研究表明厭氧氨氧化適宜的pH值范圍為6.7~8.3,最大反應(yīng)速率出現(xiàn)在8.0附近. Egli等[9]的研究表明厭氧氨氧化發(fā)生的pH值范圍為6.5~9.0,最大反應(yīng)速率出現(xiàn)在8.0附近.本研究結(jié)果和Strous等[26]的研究結(jié)果較為接近,但是本研究厭氧氨氧化適宜的pH值范圍更寬,可能的原因是厭氧氨氧化菌位于生物膜的內(nèi)部,生物膜對氫離子的傳遞存在阻礙作用,有助于緩解pH值對厭氧氨氧化菌的抑制作用.相關(guān)研究也表明生物膜有助于緩解外界不利環(huán)境對厭氧氨氧化菌的抑制作用[27].

2.4 微生物形態(tài)

鮑爾環(huán)的掃描電鏡照片如圖10所示,在鮑爾環(huán)的外表面主要為短桿菌,短桿菌大小約為0.5mm′1mm.鮑爾環(huán)內(nèi)表面主要為火山口狀細(xì)菌,直徑為0.8~1.2mm,這些火山口狀細(xì)菌應(yīng)為厭氧氨氧化菌,和其他研究一致[28].郭建華等[29]的研究表明亞硝化反應(yīng)器中的AOB形態(tài)為短桿菌.但是,Xu等[30]的研究表明當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧為5mg/L時(shí),在亞硝化顆粒污泥表面的細(xì)菌形態(tài)主要為球狀菌和棒狀菌.因此僅僅采用SEM無法準(zhǔn)確辨別細(xì)菌的種類,需要進(jìn)一步做分子生物學(xué)的研究.

3 結(jié)論

3.1 SNAD生物膜具有良好的厭氧氨氧化和反硝化活性.厭氧氨氧化NH4+-N、NO2--N和TIN去除速率分別為0.121, 0.180和0.267kg N/(kg VSS·d);反硝化和亞硝態(tài)氮氧化活性分別為0.211和0.053kg NO2--N/(kg VSS·d).

3.2 SNAD生物膜中的厭氧氨氧化菌對NO2--N和FNA的抑制作用表現(xiàn)出良好的耐受能力.厭氧氨氧化NH4+-N去除速率最大值和最小值分別為0.099,0.009kg N/(kg VSS·d).當(dāng)NO2--N濃度分別為100,150mg/L時(shí),對應(yīng)的FNA濃度分別為70,100μg/L, NH4+-N去除速率分別為0.087,0.029kg N/(kg VSS·d).

3.3 SNAD生物膜厭氧氨氧化適宜的pH值范圍為5~9.當(dāng)pH值為8和4時(shí),厭氧氨氧化總無機(jī)氮去除速率分別取得最大值[0.265kg N/(kg VSS·d)]和最小值[0.013kg N/(kg VSS·d)].生物膜對氫離子的傳遞存在阻礙作用,有助于緩解pH對厭氧氨氧化菌的抑制作用.

3.4 在鮑爾環(huán)的外表面主要為短桿菌,短桿菌大小約為0.5mm′1mm.鮑爾環(huán)內(nèi)表面主要為火山口狀細(xì)菌,直徑為0.8~1.2mm,這些火山口狀細(xì)菌應(yīng)為厭氧氨氧化菌.

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Nitrogen removal performance of SNAD biofilm cultured by domestic wastewater.

ZHENG Zhao-ming, LI Jun*, HOU Ai-yue, MA Jing, DU Jia, ZHAO Bai-hang, YANG Jing-yue

(National Engineering Laboratory for Advanced Municipal Wastewater Treatment and Reuse Technology, Engineering Research Center of Beijing, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China).

The nitrogen removal performance of simultaneous partial nitrification, anaerobic ammonium oxidization and denitrification (SNAD) biofilm was investigated in batch tests. The SNAD biofilm performed good anammox and denitrification activities. The NH4+-N, NO2--N and total inorganic nitrogen (TIN) removal rates of anammox activity were 0.121, 0.180 and 0.267kg N/(kg VSS·d), respectively. The denitrification and nitrite oxidation activities were 0.211 and 0.053kg NO2--N/(kg VSS·d), respectively. The suitable pH ranges for anammox activity were 5.0 to 9.0. The the inhibition effect of pH on the anammox bacteria could be largely relieved by biofilm. Besides, the SNAD biofilm was found to perform high tolerance to the inhibition of NO2--N and free nitrous acid (FNA). The NH4+-N removal rates for anammox process were 0.087 and 0.029kg N/(kg VSS·d)with the NO2--N concentrations of 100mg/L (FNA concentration of 70μg/L) and 150mg/L (FNA concentration of 100μg/L), respectively. The SEM observations indicated that the bacteria in the outer part of the SNAD biofilm were mainly short rod-shaped. In the inner part of the SNAD biofilm, the bacteria were mainly crater-shaped, which should be anammox bacteria.

SNAD biofilm；nitrogen removal performance；anammox；nitrite；effect of pH

X703.5

A

1000-6923(2017)04-1322-09

2016-08-01

國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2014ZX 07201-011);國家自然科學(xué)基金青年基金(51308010);教育部博士點(diǎn)新教師(20131103120017);北京市博士后工作經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(2015ZZ-10)

鄭照明(1989-),男,浙江嵊州市人,北京工業(yè)大學(xué)博士研究生,主要研究厭氧氨氧化,亞硝化脫氮和SNAD工藝.發(fā)表論文6篇.

* 責(zé)任作者, 教授, jglijun@bjut.edu.cn

, 2017,37(4)：1322~1330