基于尾水碳源异养反硝化和硫自养反硝化过程的协同脱氮机制研究

Discharge of the municipal tail water, chartered as high concentration of TN, low mole ratio of C/N, is one of the major source of the TN, which affects the water quality of the receiving water body. To serve the national technology demand, a mixtrophic denitrification system was provided to further eliminate the TN concentration. Based on the design and operation of the bioreactor, simulated and on-site experiments were conducted to evaluate the efficiency of the system, and the influencing factors were investigated. Modern analyzing technologies were conducted to detect the distribution and structure changes of the microbial community. The characteristic of the genomics and molecular ecology was established by identification of the functional bacteria and gene. The synergistic denitrification mechanism of the composite denitrifying system was discussed and the principle of the denitrification technology of tail water was elucidated.

市政尾水中的氮素具有高度硝化的特点，以硝态氮为主的总氮已成为决定受纳水体水质的关键指标。本项目面向国家重大技术需求，针对市政尾水总氮排放负荷大、低碳氮比的水质特点，研究异养和硫自养协同反硝化系统的组装方法，构建基于尾水中残余碳源充分利用的异养反硝化过程与硫自养反硝化过程的一体化反应系统，采用动态实验和现场实验方法，考察反应系统的协同脱氮效能和影响因素，优化系统工艺参数；采用现代分析技术方法，解析协同反硝化过程中微生物群落的分布和结构变化，识别反应器中关键的反硝化功能菌群，明确反应体系的基因组学特征，解析一体化工艺系统协同脱氮机制；建立基于尾水碳源异养反硝化和硫自养反硝化过程的协同脱氮工艺技术原理，为尾水深度净化提供技术支撑。

市政尾水中的氮素具有高度硝化的特点，以硝态氮为主的总氮已成为决定受纳水体水质的关键指标。针对市政尾水总氮排放负荷大、低碳氮比的水质特点，本项目研究了系列硫自养反硝化脱氮工艺。.针对市政污水处理厂外排水硝态氮含量高，碳氮比低等问题，建立了基于硫自养反硝化生物脱氮过程的生物滤池反应系统，开展了现场中试运行实验，系统评价了低温条件下系统的运行效能，探讨了反应体系中微生物的种群结构、脱氮功能基因相对表达量与脱氮效果的关系，发现外加有机碳源对硫自养体系运行效能有显著影响，在甲醇投加量分别为12、24、36 mg/L的条件下，体系NO3--N去除率分别为85.66%、95.96%和98.64%，异养脱氮比例由10.6%升至31.5%，说明了自养和异养反硝化脱氮的协同作用，提高碳源投加量有效提高反硝化作用。.针对污水厂尾水存在氨氮（NH4+-N）和总氮（TN）超标的现象，采用曝气生物滤池（BAF）、硫自养反硝化生物滤池以及BAF-硫自养反硝化组合工艺对污水厂尾水进行了深度处理，并在现场建立了中试实验装置和工业化运行装置，处理量2 m3/d，研究表明，在进水氨氮较低时，不曝气有利于反硝化脱氮，延长水力停留时间有利于提高总氮的去除率。.针对人工湿地出水水质不达标的问题，采用硫自养反硝化技术应用于潜流湿地系统，建立了现场中试实验装置，并进行了相关工艺及运行参数的研究；基于中试实验完成了杜村寺现场实验区的改造及工程化运行实验，并展开了连续3个月水质监测，采样周期为2天，结果表明，填料上层布设收集管可显著降低垂直潜流人工湿地的出水水位，并消除上覆水，利于污染物的去除；改造后的硫自养垂直潜流湿地处理出水TN去除率相比改造前提高了10 %左右，COD、TP等各性水质指标基本满足地表水IV标准。