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垃圾渗滤液是含有有机物、高氨氮的复杂液体,这使得当前任何处理工艺单独使用,都不能经济有效的实现垃圾渗滤液的达标处理,研发新型高效渗滤液处理工艺尤为重要。基于此,本研究采用不同的一体化ANAMMOX组合工艺,考察了它们各自对渗滤液处理的适用性和效果,对其中主要功能菌厌氧氨氧化菌(Anaerobic Ammonia Oxidation Bacteria,AnAOB)的分布和变迁规律提出了自己的见解,并对生物处理出水处理的混凝剂和混凝条件进行了优化选择。 UASB-A/O-ANAMMOXPF、UASB-除有机物-ANAMMOXCSTR、UASB-复合式连续流一体化ANAMMOX 3套垃圾渗滤液ANAMMOX组合处理工艺系统均获得了较好的出水水质,并大幅降低了污水处理过程的能源消耗。UASB-复合式连续流一体化ANAMMOX工艺基建成本相对较低,而其它两套工艺基建费用高。UASB-除有机物-ANAMMOXCSTR能耗最低;UASB-A/O-ANAMMOXPF反应器能耗最高,但仍小于传统的生物处理工艺。实际应用中可根据基建和运行投资、原水水质、出水水质要求等选择适宜的ANAMMOX组合处理工艺。 采用混合悬浮填料或组合悬浮填料球时仅曝气运行会影响ANAMMOXPF系统稳定性,应通过机械搅拌强化传质效果。采用固定式海绵填料作为填料且曝气和搅拌联合使用是系统最佳运行方式,充分降解A/O池中可降解有机物使其出水COD多为惰性物质有利于提高脱氮效率。该工艺处理渗滤液在进水COD6210-16365mg/L、TN浓度990-2100mg/L时,出水COD最低浓度为655 mg/L,TN浓度最低为39.9 mg/L。COD的降解主要在UASB和A/O池中进行,进入一体化反应器中多为惰性物质;氮的去除在A/O池和ANAMMOX池中进行,其中A/O池中TN主要通过硝化反硝化以及吸附作用去除,AOB和AnAOB的协同自养脱氮是ANAMMOX池中TN的主要去除途径。 UASB-除有机物-ANAMMOXCSTR工艺对COD/N比较高的垃圾渗滤液具有更加良好的处理效果,其中的AnAOB倾向于附着在ANAMMOXCSTR反应器的生物膜上生长。采用盘式曝气器时UASB反应器COD平均去除负荷8.62kgCOD/(m3·d),去除率为57%;在除有机物和ANAMMOXCSTR反应器中TN去除率分别为66%和69%,平均出水浓度为75.9 mg/L,平均去除率为96.1%;除有机物反应器中,絮体污泥AOB浓度不断升高;海绵填料上AnAOB丰度降低,絮体中的浓度稍有上升。ANAMMOXCSTR絮体污泥中,AOB丰度增长明显,AnAOB的浓度变化不大;生物膜中AOB丰度变化不大,AnAOB增长了一倍。除有机物和ANAMMOXCSTR反应器生物膜上的菌种差异性小,絮体污泥中相似性低。变形菌门以絮体污泥中多,ANAMMOXCSTR中更高,AnAOB在 ANAMMOXCSTR中相对丰度最高;COD/N较低的晚期渗滤液作为进水UASB中COD平均去除负荷仅为0.84 kgCOD/(m3·d),去除率降至21%;系统TN去除率降到50%和37%,去除负荷初期保持在0.59和0.26 kgN/(m3·d),但随着除有机物池出水亚硝态氮浓度的上升TN去除负荷下降,系统最终崩溃,应降低除有机物反应器曝气时间,增加ANAMMOXCSTR反应器出水回流,以降低高浓度氨氮和亚硝酸盐对AnAOB的抑制。温度为15℃时,系统氮去除能力下降,恢复为35℃之后,AnAOB活性的恢复速度快于AOB。 除有机物反应器中出现SND现象的条件为: DO=0.62-2.0 mg/L,pH=8.5,HRT=1.5d,进水COD/N=3.0-7.2,COD容积负荷3.3-8.7 kgCOD/(m3·d),TN容积负荷0.7-0.9 kgN/(m3·d),污泥负荷0.25-0.54 kgCOD/(kgMLSS·d)。较高COD/N比更利于通过SND提高总氮去除率。 采用UASB-复合式一体化ANAMMOX工艺在除有机物、脱氮及污泥沉降性方面,更加适用于处理中晚期渗滤液,Anammox段AOB和AnAOB的分离生长使得整个系统对于氨氧化和厌氧氨氧化的控制可操作性增强。采用早期渗滤液,当进水COD为26050 mg/L时,虽然去除率60%,有机负荷不低于8kgCOD/(m3·d),但出水COD的浓度达2880 mg/L。原渗滤液的TN浓度3000 mg/L,总氮平均去除率76.2%左右,总氮去除负荷0.2-0.5 kgN/(m3·d),但出水总氮浓度635 mg/L。对于早期渗滤液,采用此工艺进行处理难度较大。此工艺处理中期渗滤液时反应器中絮体污泥的沉降性能优于早期渗滤液,渗滤液原水COD=5025-10190 mg/L时,出水平均值1470 mg/L,平均去除率84%。TN浓度1950 mg/L,TN去除率最终为90%左右,总氮去除负荷0.2-0.4 kgN/(m3·d),系统表现出良好的稳定性和高效性。除有机物段AOB丰度与ANAMMOX段相近;AnAOB在生物膜上丰度更高。 一种污泥聚集形态里只有一种AnAOB (Kuenenia或Brocadia),表明生态位不同对AnAOB种间竞争影响较大。在污泥消化液连续流中试、垃圾渗滤液小试及中试反应器中,絮体污泥中优势AnAOB为Candidatus‘Kuenenia stuttgartiensis’,生物膜污泥中为Candidatus‘Brocadia’,这一规律不因接种污泥的种类改变,亚硝酸盐浓度与Ks对菌种的选择可能是影响其分布的主要原因;在ANAMMOXCSTR垃圾渗滤液小试中,絮体及生物膜污泥中的优势AnAOB为Candidatus‘Kuenenia stuttgartiensis’,反应器形式及TN浓度可能是造成其分布情况不同的原因;搅拌强度对AnAOB的分布影响不大,只会对系统中菌群的相似性和多样性产生影响。影响不同属AnAOB在污水系统中的分布因素不单一,归纳为底物浓度与微生物增长速率,污泥性质与微生物生境以及多重因素联合影响。 利用混凝处理垃圾渗滤液尾液,FS最佳投药量0.6 g/L,CODCr去除率77.7%;PAS最佳投药量为0.6 g/L,CODCr去除率61.9%; PAC去除效果不稳定。试验用渗滤液处理最佳絮凝剂为FS,最佳操作条件为:加药量0.625 g/L,初始pH为8,水力条件为250 r/min 1min,50 r/min 10min,静置时间40min,PAM投加量3 mg/L。