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图3PIA-A2/O+人工湿地系统不同阶段沿程
GB3838—2002规定NH4+-N和TN的Ⅴ类标准均为小于2.0mg/L,因此,系统的深度脱氮是稳定运行的关键。从图3可知,湿地具有良好的硝化性能,即使前段PIA-A2/O段出水NH4+-N增大到5mg/L出水氮污染物浓度变化以上,后续都可通过三级湿地(HLR为0.67~0.72m/d)降至2.0mg/L以下。系统各阶段出水TN沿程降低,PIA-A2/O出水TN以NO2--N为主,这是由于该工艺启动了亚硝化。进入湿地段,NO2--N浓度沿程逐级降低,NO3--N浓度增大,TN浓度下降。这是因为湿地前端COD充足,NO2--N被反硝化去除,一部分被氧化成NO3--N,TN呈现减少趋势。到后2级湿地,碳源消耗殆尽,NO3--N和TN变化很小,应主要为植物吸收作用。综合以上COD、TP和TN运行结果,认为人工湿地选取HLR=0.53m/d是合适的。
PIA-A2/O中NO2--N与NOx--N的质量比反映了系统的亚硝化率,较高的亚硝化率对提高氮、磷去除和降低能耗是有利的。试验结果表明,随着Fr的增加、SRT的延长、内外回流比的提高,亚硝化率不断降低。这是因为:(1)进水COD增加会导致异养菌大量繁殖,与AOB产生竞争;(2)SRT延长可促使NOB生长,使出水NO3--N浓度增加;(3)内外回流比的提高实质也是SRT的延长,最终导致出水NO3--N浓度增加。
2PIA-A2/O污泥特性演变
对PIA-A2/O工艺各阶段污泥沉淀性能的变化进行了考察,结果表明,PIA-A2/O中MLSS随污染物浓度和流量负荷的增加而增加,这与污染物输入增多和SRT延长有关。生物量富集利于系统缓冲调控能力。试验中发现,当SRT不断延长时,污泥沉淀性能逐渐下降,SVI在阶段Ⅴ涨至205mL/g,SV30为96%。镜检发现,污泥内部有大量菌丝,污泥发生微量丝状膨胀。然而,系统出水水质并未受到影响。JianhuaGuo等曾在城市污水处理厂的运行中也发现这种现象,定义为污泥微膨胀(LFB)。系统中丝状菌并未过度增殖应得益于间歇曝气段的周期性淘洗。阶段Ⅵ的SRT过长,其筛选功能丧失,污泥严重膨胀。
LFB菌胶团内丝状菌菌丝短,向内盘绕生长,污泥成团状,使其具有较好的沉淀性能。而严重膨胀污泥,菌丝外扩生长,污泥沉淀性差。通过高通量测序和Eikelboom手册鉴定,LFB主导菌为H.hydrossis,与营养物去除有关。
3结论
采用新型A2/O+人工湿地系统深度处理副食品加工园区综合废水,结果表明,该系统具有良好的脱氮除磷效果及抗冲击负荷能力。系统的稳定调控关键是对出水TN的控制,可通过维持PIA-A2/O段稳定的Ns和充足HRT实现。当遇进水污染物浓度冲击时,在0.65kg/(m3˙d)≤Fr≤1.30kg/(m3˙d)条件下,可适当延长该段SRT为23.5~28.5d,降低湿地段的HLR(≥0.53m/d),以使系统出水满足GB3838—2002中Ⅴ类标准要求。当遇进水流量冲击时,在0.8kg/(m3˙d)≤Fr≤1.1kg/(m3˙d)条件下,在延长SRT和降低HLR同时,增加内外回流比分别不超过95%和400%,仍可保证达标运行。Fr不宜大于1.35kg/(m3˙d)。PIA-A2/O工艺长SRT低DO可以启动以H.hydrossis为主导的污泥微膨胀,并促进基于亚硝酸盐的反硝化除磷,有效提升了系统的脱氮除磷效能。
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