垂直生物滴滤-水平多介质土壤层系统处理含表面活性剂污水的性能

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针对目前国内分散式生活污水处理设施占地面积大、能耗高、维护麻烦、对污染物去除效率低下、不能适应水力负荷变化等问题,沿用一种占地小、投资低、能耗低、原材料易得的分散式生活污水处理装置探究十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对该装置运行效果的影响。该装置由垂直流生物滴滤池与水平流多层土壤生物反应器(Sequential vertical flow trickling filter and horizontal flow multi-soil-layering reactor,VFTF-HFMSL)串联而成。在VFTF-HFMSL系统中,生物滴滤池以木炭为铺垫层以及铺水层,以沸石为中间填料,多层土壤过滤生物反应器同样以木炭为铺水层,以沸石为渗滤层,以土壤、锯木屑等材料构成土壤模块,渗滤层包裹土壤模块放置于两个铺水层中间,顶部以细沙覆盖。研究过程中水力负荷控制在660L/m2/d,进水频率设置为每8分钟进水1秒。
  实验证明,装置对化学需氧量(COD)(包括SDBS)有良好的去除效果,在SDBS添加浓度为750mg/L,进水COD浓度为960mg/L时,COD的去除率可达到92.1%,同时在未添加曝气装置的条件下,NH4+-N浓度可从进水的52.4mg/L降至出水的9.71mg/L。SDBS对硝氮的去除影响很大,但是在驯化后,其出水依然可以保持在5.42mg/L。由于装置中添加了铁屑,因而装置对磷的去除保持相当的稳定,并不随SDBS的添加浓度变化,其值为中间出水和最终出水的TP浓度分别约为0.72mg/L以及0.14mg/L,同时出水的NO2--N的浓度也保持稳定,约为0.28mg/L(中间出水)和0.13mg/L(最终出水)。
  系统中主要分解SDBS的位置位于VFTF的顶部,因而其所产生的毒性中间产物或者是乙酸,会通过水流的作用往下流,而进入VFTF的中部和底部,因而事实上VFTF中部或底部的微生物受SDBS的毒性或是碳源改变的影响最大。乙酸使VFTF中的微生物使用更少的糖类,而此部分糖类会进入HFMSL作为反硝化碳源。系统中的脱氮功能主要依靠三个部分实现,即硝化、反硝化以及厌氧氨氧化。厌氧氨氧化菌能保持相当高的活性,而硝化菌受SDBS影响较大,最后出水的总氮浓度主要靠厌氧氨氧化菌保持。同时在SDBS影响下,HFMSL中的反硝化菌受严重抑制,因而事实上硝氮出水的浓度取决于VFTF对其的去除。系统在SDBS的影响下,Firmicutes等专性分解复杂有机物的菌种丰富加大,同时Nakamurella等专性以糖类为碳源的菌种的丰度也未减少。反硝化菌在SDBS的影响下群落逐渐消退。但在专性分解有机物的菌种(Microbacterium)增殖后,这种抑制效果被减轻。不能专性分解复杂有机物的菌种也会通过分泌一些过氧化物如过氧化氢等来氧化有机物,同时会产生在胁迫条件下会产生的细胞应激反应,即大量分泌一些酶来清除分泌过多的过氧化物以及超氧化物。三维荧图中,Ex/Em=310–340/370–430nm中的峰是EPS中某些活性物质(如某些酶)的特征峰。
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