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近年来越来越多的城镇污水处理厂正根据脱氮除磷的要求进行提标改造。本文通过实验室实验和现场中试,研究了活性炭海绵基材动态膜生物反应器在强化脱氮中的应用,主要内容和结论有:
SBR运行时,活性炭海绵空膜阻力为4.23×108m-1左右,反应器运行至第三天动态膜基本形成,出水浊度小于2.0NTU,第七天起可维持在1.0NTU以下。处理模拟生活污水时,COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分别为96.43%、97.81%、82.34%和74.83%。处理实际化粪池污水时,COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分别为90.43%、97.35%、77.43%和58.65%。脱氮效果研究表明:好氧结束时,NH3-N浓度由24.6mg/L降至1.3mg/L,TN浓度由40.9mg/L降至16.9mg/L,一个周期运行结束时,NH3-N浓度由1.3mg/L降至0.5mg/L,TN浓度由16.9mg/L降至8.8mg/L,证明好氧和厌氧阶段都存在同步硝化反硝化现象。
模拟A/O工艺的O段时,出水COD、NH3-N、TN和TP浓度分别≤19.0mg/L、≤1.5mg/L、≤11.8mg/L和≤2.2mg/L。溶解氧浓度为6mg/L,COD、NH3-N和TP的平均去除率最大,分别为93.60%、95.04%和73.90%,而溶解氧浓度为4mg/L,TN的平均去除率最大,为79.50%。脱氮效果研究表明:NH3-N浓度由15.6mg/L降至0.3mg/L,TN浓度由23.5mg/L降至4.1mg/L,证明存在同步硝化反硝化现象。采用MPN计数法测得活性污泥、膜表面污泥、膜内部污泥中硝化菌数量分别为4.6×107MPN/mg、2.3×107MPN/mg、8.8×106MPN/mg;反硝化细菌则相反,分别为1.7×107MPN/mg、3.6×107MPN/mg、8.9×107MPN/mg。利用PCR-DGGE分子手段对生物反应器内动态膜内微生物群落进行了测定,在动态膜内发现了专性厌氧菌如Bacteroidetes菌,同时发现了可以有效地降解蛋白质的Flavobacterium细菌、氨化细菌Isosphaera浮霉菌及自养脱氮过程关键种属的类浮霉状Planctomycete菌,验证了动态膜内存在厌氧层,阐明了TN高效去除的机理。
中试装置在启动第四天以后,出水浊度可维持在1.0NTU以下。COD、NH3-N、TN和TP平均去除率分别为73.20%、91.26%、50.00%和60.66%。在COD、TN去除方面,中试装置可取代污水处理厂曝气池、二沉池以及转盘滤池,而在NH3-N处理效果方面,中试装置只优于曝气池,在TP方面无明显优势。通量在一个月内从48L/(m2·h)下降至20L/(m2·h),此后通过加大曝气反冲洗,使通量得到一定的恢复,最后稳定在30L/(m2·h)左右。脱氮效果研究表明:NH3-N浓度由8.3mg/L降至0.7mg/L,TN浓度由15.3mg/L降至7.6mg/L,证明存在同步硝化反硝化现象。