Anammox反应器强温室气体N2O产生机理及控制策略研究

Anammox反应器依旧产生强温室气体N2O，且产生机理不明。故本课题拟通过试制具有自主知识产权的上流式Anammox反应器进行模拟实验，以具有包含Anammox反应特性的Planctomycete KSU-1、Uncultured anoxic sludge bacterium KU2等的污泥为研究对象，研究基质、运行参数对强温室气体N2O发生量的影响；结合采用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)、荧光定量PCR分析仪、激光共聚焦活细胞工作站等手段所得到的微生物菌相构成结果，筛选致N2O产生的功能性微生物，推导生物代谢机理；基于所筛选的功能性微生物的代谢机理，确立抑制致N2O产生的功能性微生物生命代谢的手段，并通过实验加以验证；建立N2O发生量与基质(NH4-N、NO2-N、NO3-N、Fe等)、运行参数(温度、DO、pH、HRT、LV、污泥负荷等)的数学模型，并对该模型进行实验验证。

本研究按照申请书的研究内容完成了相关工作，主要结论如下：.(1)进水口中NH4-N浓度升高会促进N2O的释放，进水口NH4-N浓度和N2O的释放正相关；.(2)试验中最适宜的碳源浓度为0.25 g/L；.(3)钙、镁浓度过低会加剧N2O的释放，试验中钙、镁最适宜的浓度为95.68 mg/L、12.35 mg/L；.(4)微量元素对N2O释放的影响较小。试验中微量元素I、II最适宜的投加量为1 ml/L和0.25 ml/L；.(5)pH在7.5~8之间，N2O的含量降至0.1%左右。因此，试验中最佳的pH为7.5~8；.(6)HRT越长，导致N2O产量增加，试验中最适宜的HRT为6 h；.(7)较高的总氮负荷不利于减少N2O的释放；.(8)解析进水口NH4-N和NO2-N浓度变化引起N2O产生的微生物机制，发现反应器中引起N2O释放的主要微生物类群为Psychrobacter、Denitratisomaoestradiolicumclone 20b_15等。.(9)申请发明专利并获得授权厌氧氨氧化反应器及其运行方法，研究数据表明，N2O产生量远低于其它国家所运行的类似反应器，仅为0.06-0.10%，优势非常明显。. 基于本课题的支持，申请专利12 项，授权6项(发明专利3项)；发表学术论文11 篇，其中SCI 收录文章3篇(含已录用2篇)；参加国际会议2次，并分别做口头和poster发表。在2014年申请广西科技进步奖所进行的专家鉴定期间，基于本课题数据所申请专利的应用成果被专家组鉴定为达到国内领先水平，并认为具有较高的学术价值和推广应用价值。该成果成功应用于梧州神冠蛋白肠衣有限公司（亚洲最大的蛋白肠衣生产企业）等4个污水处理项目，优化了原有工艺，基础投资降低了30%～50%，能耗、人工等运行成本降低了50%～70%；工艺对氨氮的去除率达到90.00%。肠衣废水处理后出水优于《污水综合排放标准》（GB8978-96）一级标准，保障了该企业顺利通过清洁生产审核验收，获得直接经济效益2000多万元。