《城市污水一體化厭氧氨氧化(CAR)主流脫氮工藝研究》是依託清華大學，由金正宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：城市污水一體化厭氧氨氧化(CAR)主流脫氮工藝研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：金正宇
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來發展的城市污水碳源預濃縮工藝為主流Anammox工藝提供了適於Anammox微生物生長的低有機物低懸浮物出水，因此克服低氨氮低溫對城市污水主流Anammox工藝的限制成為需要解決的主要難題。本研究提出建立基於吸附載體生物膜的城市污水一體化厭氧氨氧化(CAR)主流脫氮工藝，利用氨氮吸附材料形成局部高氨氮環境，並利用吸附材料作為自養脫氮生物膜載體同步實現高效脫氮與吸附材料的生物再生，而實現低耗、高效、穩定的城市污水脫氮效果，解析工藝脫氮機制，並通過分子生物學手段探索工藝中的微生物協同脫氮作用機制，為工藝套用及推廣提供理論依據，設計低耗、高效、穩定的工藝調控策略。
結題摘要
本研究針對城市污水主流Anammox工藝套用時低溫、低氨氮缺陷，設計吸附載體強化的一體化厭氧氨氧化工藝形成局部高濃度氨氮引導生成結構穩定的Anammox工藝和Anammox細菌協同作用的生物膜，實現低濃度城市污水氨氮的高效去除和載體吸附特性的生物再生，保證工藝的連續穩定運行。 研究發現，作為典型吸附載體在低氨氮基質濃度（50mg/L）下，Na型離子交換樹脂的飽和吸附量為11.4mg/g，改性沸石的飽和吸附量為9.1 mg/g，天然沸石的飽和吸附量為7.5mg/g，而顆粒活性炭飽和吸附量為5.7 mg/g。不同吸附載體均可用於Anammox生物膜掛膜，其中，Na型離子交換樹脂形成的生物膜生物量較多、載體間生長密度高，改性沸石的生物量居中，顆粒活性炭生長的生物膜量較少。不同吸附載體的生物解吸過程可以發生。其中，離子交換樹脂的主要解吸機制為化學解吸，解吸量達到5.08mg/g，約占飽和吸附量45%，生物解吸過程比例較低。改性沸石的主要解吸機制為化學解吸與生物解吸，解吸量分別為0.68 mg/g與0.78 mg/g，但總解吸量僅為飽和吸附量17%。顆粒活性炭的三種解吸過程均有較大貢獻，物理解吸、化學解吸及生物解吸的解吸量分別為0.8mg/g、0.42mg/g及0.74mg/g，總解吸量為飽和吸附量的35%，介於離子交換樹脂和改性沸石之間。在氨氮和亞硝氮基質比為1的條件下，離子交換樹脂生物膜體系的平均TN去除率達到51%以上，其中通過Anammox過程實現TN脫除的比例約為45%，而通過吸附載體實現TN去除的比例約為55%；改性沸石生物膜體系的運行末期平均TN去除率約32%，其中通過Anammox過程實現TN脫除的比例約為25%，而通過吸附載體實現TN去除的比例約為75%；顆粒活性炭生物膜體系運行末期的平均TN去除率達到56%，其中通過Anammox過程實現TN脫除的比例約為52%，而通過吸附載體實現TN去除的比例約為48%。基於16S rRNA的高通量測序結果表明，離子交換樹脂、改性沸石和顆粒活性炭三個體系中生物膜和懸浮污泥樣本中，相對豐度最高的優勢菌門菌為變形菌門和擬桿菌門，而屬水平上，各樣本的菌的差異較大，其中離子交換樹脂的生物膜與其他各樣品群落結構差異最大，而顆粒活性炭和改性沸石的生物膜群落結構最為相近。
