【摘 要】
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过去对于ABR-MBR反硝化除磷的研究,多采取回流污泥的方式,但此条件下ABR反应器内污泥循环流动,破坏了ABR自身相分离的特点,故本研究探究在不采用污泥回流的情况下,通过ABR-MBR耦合工艺实现反硝化除磷来处理实际的生活污水。提升硝化液回流比的方式富集培养反硝化除磷菌,并逐步降低MBR的SRT使短程硝化能够实现并驯化DPAO是的亚硝耐受性。探究系统在不同C/P、C/N与HRT工况下反硝化除磷性
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过去对于ABR-MBR反硝化除磷的研究,多采取回流污泥的方式,但此条件下ABR反应器内污泥循环流动,破坏了ABR自身相分离的特点,故本研究探究在不采用污泥回流的情况下,通过ABR-MBR耦合工艺实现反硝化除磷来处理实际的生活污水。提升硝化液回流比的方式富集培养反硝化除磷菌,并逐步降低MBR的SRT使短程硝化能够实现并驯化DPAO是的亚硝耐受性。探究系统在不同C/P、C/N与HRT工况下反硝化除磷性能与反硝化除磷菌内聚物丰度的变化。通过研究,得到以下主要结论:(1)以城市生活废水为处理对象,无污泥回流情况下,通过逐步提升硝化液回流比(0%~150%)成功启动ABR-MBR耦合工艺的反硝化除磷性能。稳定运行过程中,系统对COD、磷酸盐和总氮的平均去除率分别为95.86%、44.38%和52.93%。逐步缩短MBR的SRT淘洗NOB以提升亚硝积累率,逐步驯化DPAOs的亚硝耐受性以实现短程硝化与反硝化除磷的耦合。当SRT由30d缩短至10d时,亚硝积累率达到74.67%,DPAOs反硝化除磷电子受体逐步变为NO2--N,系统除磷率稳定在43.78%。(2)ABR-MBR耦合工艺对COD的去除能力受进水有机负荷升高的影响不大,COD去除率可稳定维持在93%左右,进入MBR的C/N基本保持在1左右,随着NOB被淘洗,MBR亚硝积累率从65.7%提升到76.8%。有机物浓度升高使C2格室内对回流液中的电子受体被完全消耗,DPAOs充分利用VFA进行PHB的合成,为后续缺氧吸磷提供有利条件,TN去除率逐步提升并稳定在65%左右,磷酸盐最高去除率达到61.15%。当C/P达到100时即使系统内PHB含量仍有上升,但糖原含量出现上升,Ploy-P丰度出现下降趋势,说明系统吸磷效率出现下降,磷酸盐去除率降低至最低,达41.23%,因此第二阶段系统在C/N/P=600/50/7时获得最优去除效率。(4)随着HRT的逐步降低,ABR各格室COD去除率发生变化,C1格室的水解酸化能力相对降低,水利负荷提升与格室内产气扰动加剧,使一部分污泥跑至第二格室,C2对COD的降解贡献有略微波动,但ABR整体对COD的去除率稳定在90%以上。过短的HRT会使MBR出现氨的不完全硝化现象,并且C2格室污泥对硝化液中电子受体的吸收不充分,TN去除率从67.3%降至40.2%。当HRT降至11.32时,水力负荷上升使进入C2的优质碳源增加,DPAOs能够吸收大量优质碳源使胞内磷充分释放,系统PHB含量上升至41.36mg·g-1,PO43--P去除率达65.42%。而HRT低至7.68时,C2格室内生物结构的改变以及基质与微生物的不充分接触,使DPAOs的PHB总生成量降低,格室内PHB丰度降至30mg·g-1左右,导致胞内磷的不完全释放,使系统PO43--P的去除率从65.42%降至31.31%,因此HRT=11.32时,系统脱氮除磷效果最好。至此阶段结束,本工艺进行反硝化除磷的最优运行条件为HRT=11.32、C/N/P=600/50/7、MBR的SRT=10d以及硝化液回流比(R)=150%。(4)系统中微生物主要以变形菌门为主,具有反硝化聚磷功能的微生物大部分出现在变形菌门下,Thauera菌属为反硝化聚磷优势菌属,在除磷系统中发挥重要功能,同时出现具有反硝化或反硝化除磷作用的微生物有Denitratisoma、Thiobacillus、Pseudomnas和Dechloromonas菌属。随着C/N/P逐渐升高,反硝化聚糖菌Candidatus Competibacter利用优质碳源合成PHB进行增殖,其丰度不断上升,与DPAOs竞争碳源,致使系统除磷性能下降。低HRT使前端格室一部分污泥流至C2,使格室内种群结构发生变化,产酸发酵菌Trichococcous的流入可能使反硝化除磷微生物适宜生活环境遭破坏。Thaura依然是反硝化除磷格室内的优势菌群,但其相对丰度从29.25%降至19.41%。
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