厌氧产氢ASBR对氮的脱除

Posted 2023-01-13 硫酸盐

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摘要：在厌氧序批式人工有机污水生物产氢反应器（ASBR）中发现氮"丢失"现象，并对此产氢系统发生脱氮作用的机理和主要影响因素进行了研究。结果表明，在以葡萄糖为发酵底物的厌氧产氢系统中，微生物分别以铵和硫酸盐为电子供体和电子受体发生了硫酸盐型厌氧氨氧化；进水有机物负荷和pH主要通过影响不同种微生物的活性而影响脱氮性能，氨氮和硫酸盐的浓度直接与氮素去除率有关。在最大产氢能力为16 m3/（m3·d）、氢气体积百分比为65%的生物制氢系统中，最大脱氮效率约为64%。产氢效率与氮脱除率呈现负相关关系。研究表明，在控制条件下，可以实现高有机物废水厌氧脱除氨态氮，为生活污水直接厌氧脱氮开辟一条新途径。

由于排放标准对氮浓度要求很严格，出水氮浓度能否达标是我国城市污水处理厂达标排放的关键。现阶段我国城市污水的主体是生活污水。污水中的氮主要以氨态和有机态氮形式存在。随着污水的厌氧自然“腐化”，微生物又通过氨化作用将其中的有机态氮转化为氨态氮。若采用生物法脱除污水中的氨态氮，需经过硝化-反硝化作用，或是亚硝化-厌氧氨氧化，目前普遍采用的是硝化-反硝化生物脱氮。

由于进水碳氮比偏低，加之“尽可能减少缺氧段和好氧段间回流能耗（回流比一般不超过300%）”的要求，通常污水生物脱氮程度难以提高。硝化脱氮也是城市污水处理能耗高的主要原因之一。

Mulder A.等首次在实验室规模的多级反硝化流化床反应器中发现了厌氧氨氧化现象，等通过间歇实验证明厌氧氨氧化反应是由微生物引起的生化反应，氨和亚硝酸盐在厌氧氨氧化细菌作用下被转化为氮气。该方法虽然摆脱了硝化-反硝化生物脱氮对有机物的依赖，但仍需要先将部分氨态氮转化为亚硝态氮，因而在曝气中会消耗电能。另一方面，在污水中有机物过高的情况下，厌氧氨氧化易被抑制。如果不经好氧硝化（亚硝化）就脱除污水中的氨态氮，则可以为污水处理开辟一条低能耗脱氮途径。

等在用颗粒活性炭厌氧流化床处理酒糟废水时发现了硫酸盐型厌氧氨氧化，即微生物在厌氧环境下将氨和硫酸盐转变成氮气和单质硫。根据电子受体的不同，厌氧氨氧化分为亚硝酸盐型厌氧氨氧化和硫酸盐型厌氧氨氧，参与这两类反应的厌氧氨氧化菌被认为是自养菌。就目前的报道来看，2种类型的厌氧氨氧化都是在厌氧处理完全无机或有机物浓度较低的偏酸废水，或者偏碱高浓度有机废水中发生，未见高浓度有机废水、酸性条件下发生厌氧氨氧化的报道。。

本课题组在进行高浓度有机废水厌氧生物制氢系统中发现了氮”丢失+现象，遂对这一脱氮现象进行了研究，探讨了影响此产氢系统脱氮的因素。考虑到生活污水在化粪池中也是类似的厌氧环境，如果这一脱氮能够成功，既可以实现厌氧环境下污水中有机物污染物的能源化和净化，同时也可以脱除氨态氮，这将为污水的低能耗直接生物脱氮和资源化开辟一条新的途径。

1实验部分

1.1实验装置

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