【摘 要】
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随着我国污水处理排放标准日益严格,国内污水处理厂面临着低碳源进水难以满足脱氮除磷的需要。这就常常导致对外加碳源与除磷药剂的依赖。外加碳源与药剂固然对降低出水N、P作用明显,但这种方式会增加运行成本并导致间接碳排放。为此,课题探讨另外一种侧流技术,或侧流化学磷回收,或侧流厌氧发酵,以间接或直接提高C/P、C/N比方式达到不外加碳源/药剂情况下的强化主流脱氮除磷的目的。首先,探究厌氧单元上清液侧流化学
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随着我国污水处理排放标准日益严格,国内污水处理厂面临着低碳源进水难以满足脱氮除磷的需要。这就常常导致对外加碳源与除磷药剂的依赖。外加碳源与药剂固然对降低出水N、P作用明显,但这种方式会增加运行成本并导致间接碳排放。为此,课题探讨另外一种侧流技术,或侧流化学磷回收,或侧流厌氧发酵,以间接或直接提高C/P、C/N比方式达到不外加碳源/药剂情况下的强化主流脱氮除磷的目的。首先,探究厌氧单元上清液侧流化学磷回收强化措施,以改良UCT中试装置作为主流脱氮除磷工艺。中试装置运行显示,在进水碳源充足（COD≥350 mg/L、TN=50 mg N/L、TP=5 mg P/L）时,出水可满足一级A排放标准。但当进水碳源不足（COD=250mg COD/L,TN/TP保持不变）时,出水N、P恶化严重,甚至连一级B标准都难以满足。引入侧流化学磷回收后,当侧流比为15%时,可化学沉淀约37%进水P负荷,出水TP降至0.46 mg P/L,TN降至16.1 mg N/L;继续提高侧流比至30%时,出水水质降幅较小但可满足一级A标准。侧流磷沉淀引入后因碱度提高可使后续主流生物工艺中p H恢复至7.5,创造良好的硝化环境,使出水NH4+-N降至0.54 mg N/L。分析污泥性质发现,较高的侧流比使污泥微生物向多糖代谢方式转变,至污泥结构松散、沉降性能略有下降。其次,研究侧流污泥厌氧发酵释放污泥内碳源,直接提高C/N/P比并强化主流脱氮除磷之潜力。先通过小试实验确定污泥发酵适宜SRT（10 d）,相应的酸化效率仅为36%、VFAs累计量为170 mg COD/L。进一步利用碱性预处理强化污泥发酵,最终使内碳源释放可达1 486 mg COD/L,碳源释放率明显提高。在小试基础上,以SBR工艺开展侧流发酵对低碳源进水脱氮除磷强化实验。实验结果表明,发酵液引入主流后出水N、P浓度不降反升;继续提高侧流发酵比,出水水质进一步恶化。镜检发现污泥絮体松散,沉降性能下降,表明活性污泥受侧流厌氧发酵冲击明显。微生物活性及丰度结果显示,聚磷菌、硝化菌及反硝化菌活性均开始下降,相对丰度也都降低,原因可能是侧流发酵补充主流比例过高（3%至6%）,使得发酵液中同时带入的N、P负荷过高,主流C/N/P比实际并未增加,甚至还有所降低,致使主流工艺碳源进一步受限,脱氮除磷性能恶化。鉴于这种现象,考虑通过去除一部分厌氧发酵液中N、P负荷,但这种方式效果并不明显,也非实际可运行工艺。可见,侧流发酵回流比并不能太高,需要平衡补充内碳源时所带入的N、P现象。对此,利用上述改良UCT中试工艺开展连续流侧流厌氧发酵验证实验,并降低发酵液回流比（1.25%）。结果发现,虽然发酵所释放内碳源浓度（318 mg COD/L）远低于SBR工艺,但强化系统脱氮除磷效果作用明显,出水N、P降幅较大(出水PO43--P=1.6mg P/L,NH4+-N=0.59 mg N/L,NO3--N=8.0 mg N/L)。胞内PHB含量以及ΔP/ΔPHB上升（4.62→4.93 mg PHB/g MLSS、1.48→9.88 mg P/mg PHB）意味着系统聚磷能力提高;EPS中P含量上升（11.63→18.30 mg/g EPS）以及胞外多糖占比下降（115.95→99.09 mg/g结构EPS）说明系统多糖代谢途径削弱,磷代谢模式开始占据优势,聚磷菌活性得到强化。这说明,侧流厌氧发酵强化主流脱氮除磷的机理并非是简单、粗暴式释放内碳源,应注重内碳源补充与带入N、P负荷之间的平衡,以此改善低碳源进水条件下脱氮除磷微生物丰度、代谢途径以及微生物活性。
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