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2.1.3进水NH4+-N的影响
比较A、C、E3个运行阶段的NH4+-N处理效果可以发现(见图2),在实验条件下,进水NH4+-N对系统处理效果的影响较小,稳定运行时出水NH4+-N<15mg/L。C阶段中第31~34天出现NH4+-N去除率突然下降的情况,这是由于当时MBR的曝气泵出现故障,曝气量降低导致反应器中的DO降低至1~2mg/L。当DO恢复至>3.5mg/L后,NH4+-N总去除率迅速回升至99%以上。
图4MBBR2和MBR中游离氨及亚硝氮积累率的变化
由图4可见,不同进水NH4+-N浓度下,MBBR2在A阶段的亚硝氮平均积累率为73.3%,C阶段和E阶段>90%;MBR中的亚硝氮积累率由A阶段的<10%逐渐上升至E阶段的80%左右。据报道,硝酸菌和亚硝酸菌的最适宜pH分别为6.0~7.5、7.0~8.5〔13〕,其受抑制的游离氨(FA)质量浓度分别为0.1~1.0、10~150mg/L。
因此认为两个反应器中亚硝酸盐积累越来越明显是因为长期在pH>8.0、FA>1mg/L的环境下运行。第31~34天,MBR积累率突然升高是由前述DO变化造成的。因为亚硝酸菌和硝酸菌的溶解氧饱和常数一般分别为0.2~0.4、1.2~1.5mg/L,在低DO下亚硝酸菌的生长速率大于硝酸菌的生长速率,亚硝化过程占优。
此外,MBBR2接入系统前亚硝氮积累率为85%左右,这是MBBR2在运行初期就有明显亚硝酸积累的主要原因之一。MBR在A运行阶段亚硝氮积累率较低可能是因为该阶段进水NH4+-N相对较低,MBBR2出水NH4+-N平均已降至16.5mg/L,导致MBR中可利用的亚硝化过程的底物(NH4+-N)很少,主要发生NO2--N氧化为NO3--N的反应,而且MBR接入系统前亚硝氮积累率仅为15%左右。随着进水NH4+-N增加,MBBR2出水中NH4+-N也相应升高,这是运行后期MBR实现短程硝化的必要条件之一。
综上,在进水流量为1.0L/d,pH约为7.0,COD约为6500mg/L,好氧MBBR、MBR中DO为3~4.5mg/L的条件下,即使进水NH4+-N高达1650mg/L左右,组合工艺对NH4+-N和TN的去除率仍能达到约99%和81%,出水NH4+-N质量浓度低于15mg/L,缺氧/两级好氧MBBR—MBR组合工艺能够有效去除垃圾沥滤液厌氧处理出水中的高浓度NH4+-N。而且在MBBR2和MBR中实现了短程硝化,降低了反硝化对碳源的需求量,系统无需外加碳源。
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