研究报告

  • 陈重军,张敏,喻徐良,姜滢,汪瑶琪,徐乐中,沈耀良.基质浓度对ABR厌氧氨氧化反硝化脱氮除碳效能影响及动力学特征[J].环境科学学报,2018,38(9):3552-3560

  • 基质浓度对ABR厌氧氨氧化反硝化脱氮除碳效能影响及动力学特征
  • The nitrogen/carbon removal and kinetic characteristics of ABR anammox reactor under different substrate concentrations
  • 基金项目:国家自然科学基金(No.51508366,51578353);江苏省厌氧生物技术重点实验室开放基金(No.KFLAB201701)
  • 作者
  • 单位
  • 陈重军
  • 1. 苏州科技大学环境科学与工程学院, 苏州 215009;2. 江苏高校水处理技术与材料协同创新中心, 苏州 215009;3. 江苏省环境科学与工程重点实验室, 苏州 215009;4. 江苏省厌氧生物技术重点实验室, 无锡 214122
  • 张敏
  • 苏州科技大学环境科学与工程学院, 苏州 215009
  • 喻徐良
  • 苏州科技大学环境科学与工程学院, 苏州 215009
  • 姜滢
  • 苏州科技大学环境科学与工程学院, 苏州 215009
  • 汪瑶琪
  • 苏州科技大学环境科学与工程学院, 苏州 215009
  • 徐乐中
  • 1. 苏州科技大学环境科学与工程学院, 苏州 215009;2. 江苏高校水处理技术与材料协同创新中心, 苏州 215009;3. 江苏省环境科学与工程重点实验室, 苏州 215009
  • 沈耀良
  • 1. 苏州科技大学环境科学与工程学院, 苏州 215009;2. 江苏高校水处理技术与材料协同创新中心, 苏州 215009;3. 江苏省环境科学与工程重点实验室, 苏州 215009
  • 摘要:采用厌氧折流板反应器(ABR)为研究对象,以一定COD、NH4+-N和NO2--N比例增加进水基质浓度,以明确基质负荷提高对ABR厌氧氨氧化和反硝化协同体系脱氮除碳的影响,并通过基质去除模型获得反应器对基质的耐受程度.研究表明,ABR反应器能够实现厌氧氨氧化反硝化耦合脱氮除碳,当进水基质COD、NO2--N和NH4+-N浓度从220、168和60 mg·L-1提高至420、270和110 mg·L-1时,反应器脱氮效能下降,COD、NO2--N、NH4+-N和TN去除率分别为97%、94%、30%和78%,厌氧氨氧化对TN去除的贡献率从43.08%骤降至16.49%,反硝化脱氮贡献率从53.81%增至82.07%.动力学模型拟合发现,Stover-Kincannon模型(R2=0.937,TN;R2=0.975,COD)较一级基质去除模型(R2=0.314,TN;R2=0.016,COD)更适合评价反应器对基质的承受力;Stover-Kincannon模型表明,反应器对TN和COD的最大基质利用率分别为1.43 g·L-1·d-1和3.33 g·L-1·d-1,饱和常数(KB)分别为1.2和3.79,研究认为ABR协同脱氮除碳体系理论上还有继续提升基质负荷的潜力.
  • Abstract:In order to identify the synergistic anammox and denitrification process in anaerobic baffled reactor (ABR), the concentrations of COD, NO2--N and NH4+-N were controlled to investigate the effect of substrate concentrations on nitrogen and carbon removal. The results show that the removal efficiencies of COD, NO2--N, NH4+-N and TN were about 97%, 94%, 30% and 78%, respectively when the influent COD, NO2--N, NH4+-N concentrations were increased from 220, 168 and 60 mg·L-1 to 420, 270 and 110 mg·L-1. With the influent substrate concentrations increased, the contribution of Anammox to TN removal decreased from 43.08% to 16.49%,while the contribution of denitrification increased from 53.81% to 82.07%. The kinetic analysis results show the Stover-Kincannon model (R2=0.937,TN;R2=0.975,COD) is more appropriate than the First-order substrate removal model (R2=0.314, TN; R2=0.016, COD) to describe the tolerance of substrates on the system. The maximum TN and COD utilization rate obtained by Stover-Kincannon model was 1.43 g·L-1·d-1 and 3.33 g·L-1·d-1, while the saturation constant (KB) was 1.2 and 3.79, respectively. Therefore, it is believed that the ABR, which acts as a synergistic denitrification and decarbonization system, has the potential of increasing the matrix load.

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