含氮废水MABR处理工艺

2.2污染物处理效果

根据汪舒怡等的研究结果,采用水力停留时间为5h,运行负荷为7.6gCOD˙(m2˙d)-1。由于处理的水样及选取的污泥均取自同一污水厂,因此本研究未进行污泥驯化,挂膜后直接进入污染物去除阶段,主要考察平行反应器对污水的去除效果。图4为运行期污染物去除的效果。

从图4(a)中可以看出,2组反应器COD的去除效率均较高,COD的去除率基本稳定在85%以上,增强型反应器中比平行反应器的COD的去除率高出约2%~3%,说明所筛菌株反硝化时消耗了一定的碳源。

图4(b)显示了氨氮随时间的运行结果,氨氮去除率可达到90%以上,氨氮去除率在两种反应器中也较为接近,这说明膜曝气生物反应器工艺对氨氮有较好的去除。

图4(c)为总氮的去除情况,2组反应器对总氮的去除也很好,显示了膜曝气生物反应器工艺脱氮性能的优越性。从运行开始,增强型反应器比平行反应器的要高出5%左右,随着运行时间的增加,总氮有了更好的去除,增强型反应器比平行反应器脱氮率高出10%左右,总氮去除率达到85%,这说明筛菌微生物起到了很好的脱氮作用。

2.3膜面微生物变化

为了更好地了解膜面微生物的组分,对运行后期膜曝气上生物膜进行了变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析。之后割胶,再按1.1.5的方法测序,得到结果如图5及表3所示。从图5可以看出,2组反应器的膜面生物多样性较好,条带比对显示,微生物种类基本一致,仅仅在亮度上有所不同,尤其是条带6,可以看出,增强型反应器比平行反应器增多,应该为所筛菌株。经测序后的结果表3中可以证实。从微观上证明了所筛菌种发挥了重要作用。

表3DGGE图谱中分离出条带测序结果

从表3中可以看出,条带中表现出的菌株为Nitrosomonasoligotropha,Nitrosomonassp.亚硝化单胞菌属,Nitrosospira亚硝化螺菌属,其余则为污染物降解菌,如变形杆菌属(UnculturedbetaproteobacteriumBa1.0,UnculturedbetaproteobacteriumCh6S)。

2.4纯菌株独立挂膜研究

为了进一步对筛选的菌株独立挂膜,考察是否该菌株确有好氧反硝化的作用,本研究在传统反应器基础上仅添加所筛选菌株构建独立挂膜反应器,并同时再次运行平行实验装置,3组进行对比研究。挂膜方式及运行与1.2.2及2.2相同。

经运行30d后发现,与2.2污染物去除结果相类似,3组反应器COD的去除效率均较高,COD去除率基本稳定在85%以上,相差不大。氨氮随时间的运行结果,氨氮去除率可达到90%以上,氨氮去除率在3种反应器中也较为接近。

独立挂膜反应器与增强型反应器对总氮的去除率分别达到85%和84%,而平行反应器对总氮的去除率为73%。从图4看出,增强型反应器与平行反应器对总氮的去除率分别达到85%和75%。因此,重复实验与前期实验无显著性差异。

研究认为:独立挂膜反应器脱氮效果良好,但是污染去除效果与增强型反应器相差不大,从经济角度和生物多样性角度认为增强型反应器更适合于污水处理。

3结论

1)筛选一株好氧反硝化菌,其脱氮效率为90%以上,经鉴定为假单胞菌Pseudomonassp.。

2)将菌株添加到膜曝气生物反应器构建高效脱氮菌群增强膜曝气生物反应器来处理市政污水。研究表明,对于高效脱氮菌的附着下形成的增强型膜曝气生物反应器,在COD负荷为7.6gCOD˙(m2˙d)-1,水力停留时间为5h下,可使污染物的COD,氨氮及总氮的去除率分别保持在87%、98%和85%以上。

3)DGGE分析显示,2组反应器的膜面生物多样性较好。测序结果表明,筛选菌种在增强型膜曝气生物反应器中比平行膜曝气生物反应器明显增多,从微观上证明了菌种发挥了重要作用。

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