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不同电子受体浓度对反硝化除磷有何影响(1)

返回列表发布人:tianrenhn   发布时间:2018-10-19  09:16:34

随着微生物学在污水处理领域的深化,河南污水处理,反硝化聚磷菌(DPAOs)的发现颠覆了人们对传统生物脱氮除磷的认识。反硝化除磷的实现使得COD消耗量节省50%,吸磷过程由缺氧代替好氧,节省30%曝气量,相应的污泥产量减少50%,同时释放的CO2降低20%左右。基于反硝化除磷的理念,新型双污泥工艺——A2/O-移动床生物膜反应器(MBBR)应运而生。它具有处理流程简单,运行管理方便,脱氮除磷效果稳定等诸多优点,可实现低碳氮比(C/N)污水的深度脱氮除磷和节能降耗,应用前景较好。反硝化除磷工艺的改进和优化,使得传统污水处理工艺朝着高效率、低能耗的可持续方向发展。

  反硝化除隣过程DPAOs对磷的吸取依赖于电子受体(NO3?-N或NO2?-N),MERZOUKI等研究表明,反硝化除磷效率很大程度上取决于电子受体的类型和浓度,河南污水处理,然而由于反硝化除磷体系和运行条件的不同,缺氧段对电子受体的需求不尽相同。刘建广等采用厌氧/缺氧/好氧交替运行模式富集培养DPAOs,发现NO3?-N浓度大于30 mg·L?1时,吸磷速率几乎不受NO3?-N浓度的影响。杨文婷等采用一次性投加硝酸盐,当浓度小于25 mg·L?1时,硝酸盐与磷的去除呈线性关系,每去除1 mg·L?1的NO3?-N同时吸取1.21 mg·L?1的PO43?-P,而ZHOU等得出去除1 mg·L?1的NO3?-N可吸取1.12 mg·L?1的PO43?-P的结论。作为一种新型的反硝化除磷工艺,电子受体对A2/O-MBBR系统中污泥脱氮除磷特性的影响尚不明确。

  连续流系统是一个动态变化过程,水质波动较大,多种生化反应交互影响,许多实验现象和微观特性不能直观体现。考虑到连续流系统影响因素的复杂性以及不可控性,本研究以A2/O-MBBR系统长期处理低C/N生活污水的反硝化除磷污泥为研究对象,采用批次实验,考察单因素——不同电子受体浓度对反硝化除磷和动力学特性的影响,从而为A2/O-MBBR系统的工程实践和推广应用提供理论依据。

  1 实验部分

  1.1 实验装置

  如图1所示,A2/O-MBBR系统由A2/O反应器、中间沉淀池、MBBR、沉淀区顺序连接组成。原水经进水泵进入A2/O反应器,在厌氧区、缺氧区、好氧区的推流作用下完成同步脱氮除磷,出水进入中间沉淀池实现泥水分离。上清液进入MBBR系统,沉淀污泥回流到A2/O反应器的厌氧区(污泥回流比100%)。含有氨氮的上清液在MBBR沿程推流完成氨氮的氧化,河南污水处理,硝化液经沉淀区回流到A2/O反应器的缺氧区(硝化液回流比300%),为反硝化除磷过程提供电子受体。

  A2/O反应器有效容积28 L,均分为8个格室,水力停留时间8 h,厌氧、缺氧、好氧区容积比为1:6:1;厌氧区和缺氧区内设有搅拌装置,好氧区进行短暂曝气,污泥龄(SRT)控制在10 d左右。中间沉淀池为竖流式,采用中间进水周边出水的运行方式,有效容积10 L,剩余污泥定期排放。MBBR 3格串联,有效容积10.5 L,内设聚丙烯悬浮填料(尺寸D × H为5 mm × 3 mm,填充率50%),溶解氧3.0~4.0 mg·L?1,总曝气量 0.15 m3·h?1左右,主要完成氨氮的氧化,最后出水直接排放。

  图1 A2/O-MBBR装置流程图

  1.2 污泥特性

  A2/O-MBBR系统的接种污泥取自扬州市汤汪污水处理厂CASS反应池的生化污泥,实验用水取自扬州大学生活区的化粪池,进水C/N为2.25~3.40,属于典型的低C/N污水。河南污水处理,系统连续运行200 d左右,脱氮除磷性能基本稳定(氮磷去除率分别为80%和96%),进出水的水质特性见表1。采用WACHTMEISTER等推荐的方法得出DPAOs占聚磷菌(PAOs)的比例约为65%,菌群生物活性较好,本研究在此条件下开展了批次实验。

  表1 A2/O-MBBR系统进出水水质特性

  1.3 批次实验安排

  实验污泥取自连续流系统长期稳定运行条件下的活性污泥,用蒸馏水清洗3遍,防止残留基质对反应过程造成不利影响。批次实验分为2个阶段:阶段?,采用人工配水,将清洗后的污泥定容至有效容积5 L的密闭反应瓶中,混合液挥发性悬浮固体浓度(VSS)为3 000 mg·L?1左右,投加乙酸钠后开始厌氧搅拌,在消耗外碳源储存聚-β-羟基链烷酸脂(PHAs)的同时完成释磷过程;阶段Ⅱ,厌氧反应结束后将混合液等分为5份,分别置于有效容积1 L的反应瓶中,投加NO3?-N作为电子受体,以阶段?中的PHAs为电子供体,同步脱氮除磷。

  在阶段Ⅱ中,通过改变初始电子受体浓度(NO3?-N:10,20,30,40,50 mg·L?1),探究不同条件下内碳源转化利用情况及其对缺氧反硝化除磷的影响,并通过动力学特性的对比分析阐释脱氮除磷机理。实验在室温(20 ℃)下进行,反应过程中为防止形成聚磷酸盐沉淀,通过投加1 mol·L?1的HCl或NaOH溶液调节pH在7.5左右。

  1.4 常规项目监测方法

  COD采用快速消解仪(SUNTEXTR-1100)测定;PO43?-P,NO3?-N,NO2?-N等指标以及污泥浓度MLSS、VSS根据标准方法测定;PHAs采用气相色谱(Agilent 6 890N)及DB-1型色谱柱检测;糖原(GLY)采用蒽酮法测定。

  1.5 动力学参数计算

  在厌氧阶段,DPAOs通过吸取外碳源以PHAs的形式储存在细胞体内,河南污水处理,GLY的分解和多聚磷酸盐的水解为此过程提供能量,动力学参数计算如下:

  释磷量:??? QPRA = PAn-t2 ? PAn-t1(1)

  比释磷速率: ???RPRR = (PAn-t2 ? PAn-t1)/(CVSS-An·ΔTAn) (2)

  比耗碳速率:??? RCUR = (CAn-t1 ? CAn-t2)/( CVSS-An·ΔTAn) (3)

  在缺氧阶段,DPAOs分解PHAs,以NO3?-N为电子受体同步脱氮除磷,动力学参数计算如下:

  反硝化脱氮量:??? QDNA = NA-t1 ? NA-t2(4)

  吸磷量:??? QPUA = PA-t1 ? PA-t2(5)

  比反硝化速率:??? RDNR = (NA-t1 ? NA-t2)/( CVSS-A·ΔTA) (6)

  比吸磷速率: ???RPUR = (PA-t1 ? PA-t2)/( CVSS-A·ΔTA) (7)

  式中:CAn-t1、CAn-t2为厌氧阶段t1、t2时刻的COD浓度,河南污水处理,mg·L?1;PAn-t1、PAn-t2为厌氧阶段t1、t2时刻的PO43?-P浓度,mg·L?1;PA-t1、PA-t2、NA-t1、NA-t2为缺氧阶段t1、t2时刻的PO43?-P和NO3?-N浓度,mg·L?1;CVSS-An、CVSS-A为厌氧和缺氧阶段的平均污泥浓度,mg·L?1;ΔTAn或ΔTA为t1、t2反应时间间隔,h。


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