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图3组合工艺对TN的处理效果
由图2可以看出,实验期间缺氧MBBR出水中的NH4+-N大幅降低,这主要归因于回流水的稀释作用。缺氧MBBR出水经两级好氧MBBR和MBR进一步处理后,NH4+-N依次降低,并主要发生在MBBR2和MBR处理段,MBBR1中NH4+-N浓度降幅很小。由图3可以看出,TN主要在缺氧MBBR中被去除,仅有少量在MBBR1、MBBR2和MBR中被去除。这是由于缺氧MBBR中的反硝化菌利用垃圾沥滤液厌氧出水中的有机碳源作为电子供体,将进水及回流液中的NOx-N最终还原成气态产物N2。
好氧反应器中TN的降低可能是因为微生物的同化作用,还可能是因为发生了同步硝化反硝化。
2.1.1进水pH的影响
A、B阶段的进水流量为1.26L/d,进水NH4+-N约为1000mg/L,碳氮比为5~6。改变进水的pH,考察其对氨氮去除效果的影响,即A阶段进水pH用稀H2SO4调节至7.0左右,B阶段进水不调节pH,pH为8.5左右。图2表明,进水pH的变化对NH4+-N总去除率影响不明显,均能达到99%左右。
但通过测定各反应器内的pH发现,MBBR1、MBBR2和MBR反应器中的pH已分别由A阶段的8.5、8.35和8.5左右升高至B阶段的8.75、8.65和8.7左右。与此同时,MBBR2出水中的NH4+-N平均质量浓度也由A阶段的18.5mg/L升高至42.0mg/L。由于MBBR2出水NH4+-N比较低,MBR硝化效果基本未受影响。一般亚硝酸菌适宜的pH为7.0~8.5,硝酸菌适宜的pH为6.0~7.5。而B阶段各反应器内pH升高至8.5以上,对硝化过程不利。因此,在后续实验中系统进水pH预先调节至中性。
2.1.2碳氮比的影响
D、E阶段进水为未经稀释的垃圾沥滤液厌氧处理出水,碳氮比分别为5.1~6.8、3.2~4.2。由图2可见,D阶段NH4+-N处理效果呈下降趋势,第53天系统的NH4+-N总去除率降至89.9%,这可能是因为D阶段进水COD过高(约10000mg/L),对两级好氧MBBR的硝化过程产生不利影响。当E阶段降低碳氮比(即COD降至6500mg/L左右)后,系统的处理效果逐渐恢复,NH4+-N总去除率约为99%。
因此,垃圾沥滤液高浓度的NH4+-N决定了该系统应在较低碳氮比下运行。由图3可知,E阶段系统的TN总去除率约为81%,其中缺氧MBBR出水中NO2--N接近0,NO3--N约为5mg/L,说明尽管碳氮比较低,但碳源对于反硝化作用而言仍比较充足。一般认为,每完全反硝化1g硝氮需消耗3.7~6.6gCOD,反硝化1g亚硝氮则仅需消耗1.8~2.5gCOD。E阶段MBBR2和MBR中的亚硝氮积累率分别达到90%、80%左右(见图4),这是系统在较低碳氮比下获得较高TN去除率的重要原因。
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