论文导读：本次实验主要研究有机基质对反硝化除磷的影响。反硝化除磷成为一种高效、可行的污水除磷脱氮技术。经过缺氧阶段磷酸盐分别被聚磷菌吸收了15mgP﹒L。对氮、磷去除影响。聚磷菌，有机基质对反硝化除磷效果的影响。
关键词：有机基质，反硝化除磷，聚磷菌，COD/P
近年来，随着对生物脱氮除磷技术的深入研究，反硝化除磷成为一种高效、可行的污水除磷脱氮技术。其原理是利用一种兼性反硝化细菌DPB（Denitrifying Phosphorus－removing Bacteria）生物在对磷的摄/放过程中，反硝化除磷细菌以硝酸氮取代氧作为电子接受体，也就是说反硝化除磷细菌能将反硝化脱氮和生物除磷两个本来认为是彼此独立的作用有机地结合在一起[1-3]。即在缺氧条件下，DPB能够利用硝酸氮充当电子受体，产生与氧同样的生物摄磷作用[4,5]，从而可以知道在反硝化除磷过程中，与单独进行反硝化和除磷相比，所要求的进水中COD/N和COD/P明显要低即节省了COD和氧的能耗量，相应减少了剩余污泥量。目前已有研究溶解氧、泥龄、温度、硝酸氮、碳源等对反硝化除磷的影响[6-9]。本研究的主要内容为有机基质对反硝化除磷工艺中脱氮除磷效果的影响进行探讨。
1 实验流程、材料与方法
1.1 实验流程
本次实验装置流程图如图1所示。科技论文，聚磷菌。在实验装置中，反应器采用的是有机玻璃圆柱形池体，各反应器之间水力连通，进水流量Q＝3.5 L﹒h-1，为了保证泥水均匀混合，在厌氧池和缺氧池都设置了机械搅拌器，好氧池底部安装了球冠型微孔曝气器。污泥回流量及混合液回流量分别为100%Q和275%Q，均通过统一型号蠕动泵（Q＝0.01 L﹒h-1，H=2.5 m）实现。
图1 实验装置流程图
Fig. 1 Flow chart of experimentalunit
1.2 实验水质和测定方法
本实验采用的是人工合成配水，模拟城市生活污水水质，氮和磷的浓度分别为40 mgN﹒L-1、8 mgP﹒L-1左右，COD根据实验需要而定。在配水时加入少量微量元素，以便更好地满足微生物的生长需要。
pH值使用pHS-3C型精密数显 pH计测定；CODcr采用重铬酸钾法测定；DO采用YSI7100溶解氧仪测定；MLSS采用烘干重量的法测定；磷酸盐采用钼锑抗分光光度法测定；氨氮采用钠氏试剂分光光度法测定；TP采用钼酸铵分光光度法测定；硝酸氮采用酚二磺酸分光光度法测定。
1.3 接种污泥
接种污泥取自合肥市某污水处理厂具有脱氮除磷功能的二沉池回流污泥，MLSS为6 000 mg﹒L-1。启动时侧流A2O反应器内的污泥浓度为2 100 mg﹒L-1，然后在工艺连续运行的条件下进行连续培养，污泥浓度稳步增加，20 d后稳定在3 000～3300 mg﹒L-1。
1.4 实验方法
本次实验主要研究有机基质对反硝化除磷的影响，而有机基质就是污水中的COD，实验中，进水COD按400 mg﹒L-1、300 mg﹒L-1、250 mg﹒L-1、200 mg﹒L-1变化，在每个阶段测量所需要的指标，考察在有机基质变化时反硝化除磷系统营养物质的去除情况。根据传统的污水除磷脱氮时需要的有机基质，设计初始进水COD为400 mg﹒L-1，保证有充足的COD进行脱氮除磷，然后，逐渐减少进水COD至300 mg﹒L-1、250 mg﹒L-1和200 mg﹒L-1，在此COD浓度下观察出水氮、磷的变化情况，以便找出完成完全除磷脱氮时的所需最低有机基质比率。
2 实验结果与分析
2.1 不同有机基质下工艺脱氮除磷的实验结果
2.2.1 有机基质为400 mg﹒L-1时实验结果
实验结果如图2所示。当处理系统稳定后，进水COD浓度为400 mg﹒L-1时，经过厌氧池之后COD浓度大幅度降低（可见图6），厌氧池出水COD浓度平均为33 mg﹒L-1左右，降低了92％。当进水磷量为8 mg P﹒L-1时，厌氧池最大释放的磷量接近25 mg﹒L-1。科技论文，聚磷菌。这说明系统中已经存在大量聚磷菌，在厌氧环境下发生吸收有机基质、释放磷酸盐的反应。在缺氧池中磷酸盐浓度较厌氧池下降了高达15 mg P﹒L-1，由DPB反硝化除磷量占厌氧放磷总量的70％，说明系统中反硝化除磷菌DPB发生了反硝化除磷反应。科技论文，聚磷菌。
经过缺氧池COD下降到约为3 mg﹒L-1，说明DPB反硝化脱氮/除磷为反硝化的主反应，主要消耗贮存在DPB中的PHB作为氧化的有机基质，而异养菌的常规反硝化作用很弱，是反硝化脱氮的次要反应。而在磷酸盐变化曲线上，在实验开始阶段，厌氧池PAOs/DPBs放磷量较低，这是由于厌氧池有硝酸氮影响。实验开始阶段二沉池出水硝酸氮超过2 mg N﹒L-1，回流污泥会携带一部分硝酸氮进入厌氧池与聚磷菌竞争有机基质。厌氧放磷量降低的同时直接影响缺氧/好氧PAOs/DPBs吸磷效果，出水含磷量也相应较高。在实验后期，通过增大混合液回流比从150％Q（进水流量）增加到275％Q，发现缺氧池反硝化的效果明显上升，出水中几乎不含有硝酸氮，与此同时，氨氮和COD的去除率都维持在95％以上。经过好氧池后，二沉池出水中氨氮几乎为零。从本组实验可以看出，进水COD为400 mg﹒L-1时，DPB反硝化除磷效果明显，生物除磷脱氮效果很好。
 图2 COD为400 mg﹒L-1时系统运行结果 |
 图3 COD为300 mg﹒L-1时系统运行结果 |
Fig. 2 The operational resultof system in Fig.3 The operational result of system in
when COD is 400 mg﹒L-1when COD is 300 mg﹒L-1
2.2.2 有机基质为300 mg﹒L-1时实验结果
图3表明，当COD降至300 mg﹒L-1时，厌氧出水和二沉出水磷酸盐浓度都很稳定，厌氧池放磷量较COD为400 mg﹒L-1时略微减少，聚磷菌释放的磷酸盐为19 mg P﹒L-1左右。经过缺氧池阶段，磷酸盐的浓度下降了11 mg P﹒L-1，再经过好氧池阶段磷酸盐进一步为聚磷菌吸收，好氧池出水中磷酸盐含量与二沉池中磷的含量相近约接近1 mg P﹒L-1，即由好氧池减少7 mg P﹒L-1，说明磷的吸收主要发生在缺氧池，由DPB反硝化去除的磷酸盐，约占总的磷酸盐去除率的70％，说明系统中DPB仍是优势种属，发生反硝化除磷反应。科技论文，聚磷菌。由图3可以看出，磷的去除率约为90％，磷的去除效果较好。从COD的变化曲线图上可知，经过厌氧阶段COD降低至40 mg﹒L-1，降低的COD大部分为聚磷菌吸收利用，而后转化为磷细菌体内的能量贮存物PHB，为后续处理中磷细菌吸收磷酸盐提供良好的条件。
从图3中可以看出，系统中氮的去除率很高，出水氨氮的含量接近0。在此实验阶段，出水中没有发现硝酸氮，氮的去除率稳定在100％。科技论文，聚磷菌。从氮、磷的去除效果可以看出，生物除磷阶段当进水COD＝300 mg﹒L-1时，有机基质能够满足生物除磷脱氮除磷的需要。
2.2.3 有机基质为250 mg﹒L-1时实验结果
当COD降至250 mg﹒L-1时，厌氧阶段PAOs/DPBs放磷量呈现下降的趋势，厌氧出水磷的浓度逐渐降为16 mg P﹒L-1，而缺氧池DPB反硝化除磷的效果仍较明显，下降量维持在10 mg P﹒L-1，说明反硝化除磷菌没有受到进水有机基质的减少而受到明显的影响。出水磷酸盐含量接近1 mg P﹒L-1，氨氮和COD含量为0和10～20 mg﹒L-1。科技论文，聚磷菌。科技论文，聚磷菌。在此阶段实验后期硝酸氮有上升趋势，但是含量极少，基本不会影响氮、磷的去除。科技论文，聚磷菌。从图4可以看出，氮的去除率接近100％、COD及磷的去除率仍然很高，分别93％、90％左右。科技论文，聚磷菌。
1/2 1 2 下一页 尾页 |
