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垃圾渗滤液氨氮含量高、含有难降解有机物等特征决定了常规的、单一的渗滤液处理方法并不可行,该类废水的有效处理是目前国内外环境工程领域的难点之一。本研究考察了有机负荷(OLR)和盐度对“UASBANANO+A/OSHORT生化系统”处理实际晚期高氨氮垃圾渗滤液时的综合影响。采用经过不同盐度驯化的SBR反应器,考察了在不同的运行参数条件下垃圾渗滤液短程脱氮过程中N2O产量的特征。针对晚期垃圾渗滤液中碳源缺乏,氨氮含量高的特征,采用A/OSHORT+UASBANAM生化系统进行深度自养脱氮,并研究了其处理效果和运行规律。由于中期垃圾渗滤液含有相当多的有机物和氨氮,研究了UASBANA/ANO+A/OSHORT+UASBANAM生化系统处理实际中期渗滤液的运行规律与处理效果,及盐度对该系统的综合影响。最后,为了探索缓解盐度对厌氧氨氧化污泥抑制的解决方案,考察了在含盐环境下兼容性物质对厌氧氨氧化污泥活性的促进作用。 厌氧与好氧系统的动态缓冲能力使得UASBANA/ANO+A/OSHORT的COD总去除率均在90%以上;OLR过低与过高时,氨氮去除率分别因碱度回收不足与异养菌竞争作用而下降;总氮去除率随OLR的提升而升高,而当OLR过低时,受反硝化碳源与氨氮降解效率的双重限制,其去除率明显偏低;同时甲烷化反硝化UASB中VFA/碱度值始终低于0.3,OLR在6.15到15.58kgCOD·m-3·d-1范围内时反硝化菌与产甲烷菌活性能维持动态平衡;在应对OLR变化方面,DO与pH曲线作为实时控制的电化学参数时各有特点,应当针对不同水质研究其变化规律并使两者结合运用。A/O亚硝积累率随着OLR的增加而呈现小幅上升,OLR达到20.25 kgCOD·m-3·d-1时,受FA浓度提高与DO浓度降低的双重作用而升幅相对较大;好氧与厌氧两类独立而互补的生化系统间的相互影响,使其在不同OLR影响下具有独有规律与特征。 当盐度从10增加35g/L时,UASBANA/ANO+A/OSHORT的总氮去除效率从85.4减少为68.4%,氨氮(NH4+-N)去除效率从99.3减少为83.9%;即使在高盐度条件下,COD去除率也无明显变化,UASB和A/O对COD的去除贡献率变化显著;YN2O随着盐度的增加而增加,从10g/L盐度下的0.298%增加35g/L盐度下的4.679%;A/O进水的可生物降解COD随着盐度的增加而增加导致DO浓度的减少从而刺激好氧区N2O产量的显著增加;同时,因为好氧区SND现象的存在,N2O通过联合途径产生;此外,由于盐度增加而引起的NH4+-N浓度,NO2--N浓度和pH的变化,也促进了N2O产量的增加。 高盐度能强化高氨氮和低溶解氧对N2O产量的促进作用,而这种强化作用,在高溶解氧条件下并不明显;此外,即使在低C/N条件下,缺氧阶段产生的N2O含量也不显著,对盐度的敏感性相对较低;污泥种群结构分析表明,Nitrosomonaseuropaea的相对含量随着盐度的增加而增加,可能是导致盐度强化N2O产量的一个重要原因。 UASBANAM+A/OSHORT系统NH4+-N,TN,COD平均去除率分别为99.6%,96.2%和64.5%。在A/OSHORT中实现了稳定的NO2--N累积率为95%以上的短程硝化,出水的NO3--N平均浓度为12mg/L。通过A/OSHORT出水与渗滤液原液混合,在UASBANAM中实现氮和有机物的同步去除,原液可生化有机物几乎全部作为反硝化碳源而降解。反硝化补充的碱度不仅为硝化菌提供充足的无机碳源,而且在系统中维持较高的pH和游离氨FA,进而有利于维持稳定的短程硝化。本系统在不投加外加碳源和碱度,并且不需要外加水源稀释的条件下实现晚期垃圾渗滤液的高效生物脱氮,解决了高浓度氨氮,低碳氮比的晚期渗滤液的处理难题,显著降低了运行和建设费用。 UASBANA/ANO+A/OSHORT+UASBANAM系统NH4+-N,TN,COD平均去除率分别为99.6%,97.5%和91.3%。在A/OSHORT中实现了95%以上的短程硝化,出水的NO3--N平均浓度为8mg/L,A/OSHORT中有SND现象发生。中期渗滤液大部分有机物通过UASBANA/ANO厌氧产甲烷和缺氧反硝化去除,其产生的生物气主要由甲烷与氮气组成,百分比分别为84%和16%,反硝化优先产甲烷反应发生。通过A/OSHORT出水与UASBANA/ANO出水混合,在UASBANAM中实现氮和有机物的同步去除,可生化有机物几乎全部作为反硝化碳源而降解。有机物在UASBANA/ANO的降解保证了A/OSHORT的硝化效果和UASBANAM中的厌氧氨氧化处理性能。采用UASBANAM部分出水回流的方式,对原水COD和NH4+-N浓度都起到了一定的稀释作用,防止其对短程硝化和厌氧氨氧化的抑制,同时,还能充分利用原水中的碳源反硝化,从而提高TN去除率。渗滤液中碱度较高,同时UASBANA/ANO与缺氧区的彻底反硝化回收了部分碱度,UASBANAM中部分有机碳也转化为碱度,为硝化反应和厌氧氨氧化提供了充足的碱度。 UASBANA/ANO+A/OSHORT+UASBANAM系统在10~20g/L范围内具有一定的抗盐度冲击能力,当盐度升高到35g/L时,NH4+-N去除效率下降到85.6%,而TN去除率下降到79.3%,而有机物的去除率依然能够维持在90.8%。好氧污泥MLSS从4163 mg/L下降为3867 mg/L,而SVI变化范围为91~116 mL·g-1,同步反硝化产甲烷UASB中的厌氧污泥具有较强的抗盐度冲击能力。UASBANAM中的厌氧氨氧化污泥变化情况位居两者之间。与DO相比A/O采用pH值为模糊控制参数具有更高的抗盐度负荷冲击能力。在盐度与游离氨的双重选择性抑制作用下,A/O出水亚硝酸积累率从95.8%提升为97.7%。 实验所用的三种兼容性物质(甜菜碱,海藻糖和四氢嘧啶)均有一定效果,但甜菜碱(GB)在缓解厌氧氨氧化污泥盐抑制方面效果最佳。添加GB使得厌氧氨氧化污泥在30g/L盐度的适应能力显著增加。添加GB的反应器(RB)(49天)的处理性能恢复时间比控制组反应器(RC)(130天)缩短了2.65倍,同时伴随更加稳定的化学计量比。经过49天的驯化,RB中EPS和氯化四唑-脱氢酶活性活性分别为217.9mg/gVSS和38.7μg TF/gVSS/h,分别低于和高于RC中的1.86和3.17倍。RB在微生物种群比例方面具有相对优势。因此,兼容性物质添加,对于缓解盐度抑制,不失为一种可行性办法。