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盐度胁迫下MBBR系统硝化性能及生物膜特性

2015-05-05 09:03来源:中国给水排水微信作者:赵佳伟等关键词:污水处理MBBR生物膜反应器收藏点赞

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针对盐度胁迫下硝化微生物富集难、亚硝酸盐易积累等问题,以亚硝态氮为唯一氮源,开展了不同盐度(NaCl)对序批式移动床生物膜驯化前后硝化特性影响的研究。结果表明,随着驯化盐度的提升(R1~R4的盐度分别为0、10、20、40g/L),硝化生物膜成熟时间逐渐延长,分别为31、31、39及>50d,反应器R1~R3性能稳定时出水NO2--N浓度<0.1mg/L。采用非竞争性抑制模型获得不同反应器内盐度对硝化性能的半抑制浓度分别为<40、44.36和62.94g/L,表明在0~20g/L盐度范围内,驯化盐度越高则生物膜的耐盐冲击性能越强。R2和R3中生物膜的EPS含量为147.91和102.45mg/gVS,明显高于R1(94.61mg/gVS)。DGGE结果显示,四组生物膜微生物种群结构丰富,对照组R1与R2、R3、R4的相似性系数分别为68.7%、66.0%和44.7%,反映出微生物群落结构相似性随盐度差异增大而明显降低。相比较而言,当盐度≤20g/L时,硝化生物膜反应器可直接启动;盐度>20g/L时,可考虑梯度盐度驯化法启动反应器,以20g/L盐度为基准,可在一个月左右获得成熟的硝化生物膜并使其获得较高的耐高盐冲击能力。

近年来,随着我国社会经济的迅猛发展,水资源短缺形势日益严峻。作为缓解淡水资源短缺的有效途径,海水已成功应用于工业冷却水、城市厕所和道路的冲洗水等。海水直接利用虽可有效节约淡水、缓解淡水资源短缺现状,但同时也产生大量含盐废水。除此之外,工业生产中很多环节也会产生高含盐废水,如印染、造纸、化工、农药、海产品加工等。随着含盐废水排放量的逐渐增加,高盐浓度下传统生物系统的处理效率往往会降低或失效,含盐废水生物处理技术已成为目前的一大研究热点。

我国大部分水体富营养化污染凸显,尤以氮污染为重。随着含盐废水排放量的增加,势必会影响到污水生物脱氮性能。已有研究显示,在含盐污水的硝化过程中易发生亚硝酸盐积累,即硝化菌活性比亚硝化菌活性更易受到盐度的抑制。为进一步明确盐度对硝化的影响和机理,依托于移动床生物膜反应器(MBBR),研究以亚硝态氮为唯一氮源,不同盐度对序批式MBBR硝化特性的影响,以期为含盐污水高效生物膜反应器的开发提供技术支撑。

1、材料与方法

1.1试验装置

装置为聚丙烯材料加工而成的圆柱形反应器,口部直径为11.5cm,高为14.3cm,底部直径为12cm,总容积为1.5L。内布设阶梯环状的柱形悬浮填料,材质为高密度聚乙烯,规格为25mm×25mm,比表面积为228m2/m3,孔隙率为95%,堆积密度为98kg/m3,填充率为43%。

1.2装置运行工况

针对盐度胁迫下含盐污水硝化微生物富集难、亚硝酸盐易积累等问题,以亚硝态氮为唯一氮源,原水的水质如下:NO-2-N为55~62mg/L,TOC为82.61~87.20mg/L,PO43--P为4.5~6.0mg/L。通过改变海水占生活污水的比例,考察盐度对去除有机物及硝化的影响(盐度为0、10、20、40g/L的反应器分别记作R1、R2、R3、R4)。接种污泥取自舟山勾山污水处理厂曝气池。各反应器均设计为两个工况:工况Ⅰ为硝化生物膜驯化期(1~49d),考察不同盐度环境下硝化生物膜性能与差异;工况Ⅱ为盐度冲击期(50~90d),调整各反应器盐度分别至40、60和100g/L,了解各生物膜的耐盐冲击性能。反应器的HRT为24h,DO维持在8mg/L以上,温度维持为20℃左右。

1.3分析方法

常规分析指标主要有TOC、NO2--N、NO3--N、PO43--P及pH值。其中,NO2--N:N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法;NO3--N:麝香草酚分光光度法;PO43--P:钼酸铵分光光度法;pH值:便携式pH计;TOC:TOC-VCPH分析仪。

原标题:盐度胁迫下MBBR系统硝化性能及生物膜特性
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