污水厂准Ⅳ类水Bardenpho-MBBR提标改造分析

4MBBR工艺对功能微生物的选择作用

为进一步探究悬浮载体的作用，对本项目悬浮载体上的生物膜和悬浮态污泥进行了高通量测序分析，并同期检测了其他两个采用MBBR污水厂进行对比，结果如图8、图9所示。

图8 功能菌群在污泥与填料上的占比

图9 不同污水厂功能菌群在污泥与填料上的分布热图

对于本项目(XZ)，分析发现，系统中主要的硝化菌群为Nitrosomonas(AOB)和Nitrospira(NOB)，在悬浮载体和污泥中分别占比2.5%和27.8%、0.5%和3.8%。结合生物量测定，系统中85%的硝化过程的来自填料，15%的来自污泥，因此在对氨氮的去除过程中，填料发挥着重要的作用。

最新研究表明，Nitrospira兼具AOB和NOB功能，其比生长速率低，对基质的亲和力更大，在氨氮浓度较低的环境中更具优势[10-12]。对比多个稳定达标的污水厂发现，Nitrospira是否是硝化菌群的优势菌种及占比是系统是否稳定的良好指示性微生物。

另外，在填料也检出大量的反硝化菌，如Simplicispira、Terrimonas、Hyphomicrobium等，在填料上分别占比1.47%、0.18%、0.17%，尤其是Simplicispira在填料中的占比高于污泥系统，说明该类反硝化菌更适合以附着态形式存在。反硝化菌群在填料上占比达到6.46%，从微观上提供了好氧区填料上发生SND的证据。

同时发现，MBBR系统内，酸杆菌门(Acidobacteria)占比往往显著高于活性污泥系统，如优势种群Gp4、Gp6、Gp10等也基本来源于填料。酸杆菌门菌群多嗜酸[13]，其存在可能与SND现象有关联。进一步推测，生物膜EPS若作为碳源供给SND，则EPS可被利用的前提即存在相关菌群能够将其水解转化为低碳有机物，酸杆菌门可能具有相关的作用。

不同MBBR系统内，悬浮载体上硝化菌群(Nitrospira、Nitrosomonas)的数量均远高于污泥，而反硝化菌群则呈现出三类情况，即主要在污泥中、污泥填料占比相当和主要在填料上，这与各类菌群的生化特性相关。另外，不同水厂硝化优势菌种还是存在一定的差异。以硝化种群为例，Nitrospira在XZ、LCH、YQ三个项目中，XZ最高、LCH次之，YQ最低，而Nirtosomonas却相反，YQ最高、LCH次之、XZ最低。差异性可能与水质标准、运行控制等息息相关，仍需要进一步的研究探索。

5结 论

1)采用Bardenpho-MBBR工艺对污水厂进行提标改造，生化段出水COD、氨氮、TN均值分别为18.80gm/L、0.27mg/L、8.43mg/L，稳定达到地表准IV水标准，生化段出水TP均值0.48mg/L，良好生物除磷大大减轻了深度处理负荷;

2)采用Bardenpho-MBBR强化了系统对TN的去除，TN去除率达到65.91%，是改造前的一倍;TN去除的提升，主要在于前置缺氧脱氮效率的提高、好氧区的SND过程以及后缺氧的内源反硝化过程，好氧区的SND带来的TN去除占整个工艺对总氮去除的20.0%;

3)悬浮载体对硝化细菌的筛选和富集具有重要作用，填料上微生物对硝化过程的贡献率达到85%;填料上反硝化菌占比约6.46%，填料本身的缺氧/好氧分层为SND过程提供了微观保证，有效降低了碳源投加，提高了TN的去除率;

4)MBBR工艺采用微动力混合池形，相比循环流动池型，可以节约专用推流器至少16台，每年节省运行费用84.096万;

5)Bardenpho-MBBR工艺采用“镶嵌”原理实现原池改造，处理效果稳定，适用于污水厂地表准IV水尤其是对TN有严格排放要求的污水厂升级改造。

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