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本文综述了水体富营养化的现状、起因,阐述了目前的主要除磷原理。在继承前人研究成果的基础上,发现了一种新的脱氮除磷现象:即在厌氧条件下,可以同时满足去除正磷酸盐(PO<,4><3->-P)和氨氮(NH<,4><+>-N)的运行要求,同时二者的去除呈明显的正相关性。
通过降解模拟实验,详细研究了在不同pH、碳源、氮源条件下,该微生物的脱氮除磷效果,并探讨了PO<,4><3->-P、NH<,4><+>-N、SO<,4><2->-S等因素在此反应过程中的相互作用关系。实验结果表明:
(1)经过9个月的驯化培养,实验所用的A/O体系中,微生物对磷的耐受能力已经达到相当水平。西塑城市污水处理厂的进水总磷为3.0~4.0mg/L左右,在实验室中浓度由5.0mg/L,逐渐加大至15.0mg/L,此时监测进出水中磷含量,去除率可以达到95%左右,且不会产生污泥膨胀等现象。说明经过长时间的驯化后,微生物对磷的去除已经达到了较高的水平。
(2) 该微生物在进行厌氧反应时,能同时满足脱氮除磷的要求,并且对正磷酸盐(PO<,4><3->-P)和氨氮(NH<,4><+>-N)的去除呈现明显的正相关性。对这一独特的降解现象,目前还未见有详细报道,本研究希望通过深入研究以获得更有价值的理论和实践运行结果,进而提高现有工艺效果。
(3) 厌氧生物进行脱氮除磷反应必须在适当pH的条件下进行。经过三个pH系列的实验,确定微生物的最适反应pH值为8.0,此时在各种碳源、氮源的情况下,对PO<,4><3->-P、NH<,4><+>-N去除效果最好。而以pH=7.0及pH=6.0开始的反应条件,在不同程度上无法满足脱氮除磷的要求,甚至会促使氮磷的释放。
(4)碳源对该厌氧微生物起着至关重要的作用。通过三种碳源系列的实验,确定该微生物的最适碳源为葡萄糖。以葡萄糖为碳源时,微生物具有较高的活性,多数条件下能满足同时脱氮除磷的要求。以乙酸钠为碳源时,该微生物对氮磷无明显地去除作用,多数情况下甚至氮磷含量会升高。当体系以无机物做为碳源时,同样无明显脱氮除磷作用。
(5)体系最佳的氮磷搭配为NH<,4><+>-N+PO<,4><3->-p。当仅存在NH<,4><+>-N或NO<,3><->-N时,体系有较好的除磷效果,并且以NH<,4><+>-N为氮源时的除磷效果优于以NO<,3><->-N为氮源时的效果;当二者同时作为体系的氮源时,体系的除磷作用需要较长的适应时间;如体系中不存在氮源,则对磷的去除效果不明显。另外,当PO<,4><3->-p存在的情况下,体系可同时对NH<,4><+>-N有最佳去除效果。
(6)当仅存在SO<,4><2->-S时,表现为对体系的抑制作用,且浓度越大,抑制越大。SO<,4><2->-S与NO<,3><->-N协同作用,各种浓度的SO<,4><2->-S对体系的脱氮除磷无明显的作用效果,但对体系的反硝化现象却有明显的促进作用,并且SO<,4><2->-S浓度越高,促进作用越大。
(7) NO<,2><->-N对该体系存在一定的抑制作用,应避免它的存在。