硝化液回流比对ABR-MBR工艺反硝化除磷效能的影响

1.2试验用水和污泥

试验用水为:生活污水:人工配水=1:1的模拟生活污水,模拟废水各项进水水质指标见表1,采用葡萄糖、淀粉和蛋白胨(浓度比为9:1:1)及氯化铵、磷酸二氢钾适当补充、调节碳源和氮、磷.生活污水取自苏州市某高校实际生活污水,接种污泥取自苏州市某污水处理厂的二沉池及A2/O好氧池污泥,二沉池污泥中几乎不含亚硝酸盐及硝酸盐,且有较好的脱氮除磷性能,好氧池污泥属全程硝化污泥,硝化性能良好.ABR反应器各隔室接种污泥MLSS约为28000mg˙L-1,MBR反应器内接种污泥MLSS约为4000mg˙L-1.

1.3分析测定方法

水样经0.45μm中性滤纸过滤后按照标准方法测定COD、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、PO43--P.试验中检测项目及其分析方法详见表2.为方便数据分析,定义亚硝酸盐积累率如下:

1.4试验方案

试验共分为6个阶段,第1阶段为启动阶段,中间4个阶段为改变硝化液回流比,第6阶段为在最优回流比条件下改变MBR水力停留时间来实现短程硝化,每个阶段均在系统稳定运行后进行采样分析.整个试验过程对反应器进行水浴加热,但冬季反应器内水温由于室温较低维持在(25±2)℃,夏季反应器内水温则维持较高温度(30±2)℃.好氧区采用低氧曝气方式运行,试验期间DO稳定控制在0.3~1.0mg˙L-1.

2结果与讨论

2.1不同硝化液回流比对COD去除效能的影响

不同硝化液回流比条件下COD的去除效能见图2.

图2不同硝化液回流比下COD的去除效能

从中可知,当硝化液回流比从100%增至400%时,尽管进水COD浓度上下波动幅度颇大,但ABR-MBR系统对COD的去除效果一直很稳定,即COD的去除受R2的影响不大.4个硝化液回流比下,平均进水COD浓度为382.96、376.31、387.57和362.23mg˙L-1,ABR平均出水COD浓度分别为48.34、54.6、53.57和56.26mg˙L-1,系统平均出水COD浓度分别为30.71、35.03、37.27和40.88mg˙L-1,去除率分别为92%、90.7%、90.4%和88.7%.

COD在ABR厌氧段降幅最大,主要是因为ABR第1隔室充分进行厌氧水解产生反硝化除磷菌(DPB)可利用的优质碳源(VFA),DPB随即在ABR第2隔室利用其合成胞内碳源聚-β-羟基丁酸盐(PHB)颗粒,并以能量的形式贮存与DPB体内.

ABR第2隔室出水COD浓度维持在90mg˙L-1上下,较低的浓度既为后续缺氧段吸磷提供了保障,也为MBR中自养型亚硝化菌的富集创造了有利条件;缺氧段COD降幅次之,反硝化菌优先以剩余COD为电子供体,NO2--N/NO3--N为电子受体进行反硝化作用,当可生物降解COD耗尽后,DPB利用PHB进行同步反硝化脱氮除磷;好氧段COD降幅最小,主要用于维持好氧异养菌的新陈代谢,另外,膜对COD具有一定的过滤截留作用.

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