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对高浓度氨氮的去除一直是垃圾渗滤液处理的重点和难点之一。特别对于晚期的垃圾渗滤液,由于碳源不足导致脱氮效果不佳。亚硝酸型硝化反硝化工艺具有节省40%有机碳源特点,成为了处理晚期垃圾渗滤液的研究热点。因此,利用复合式膜生物反应器对渗滤液进行了亚硝酸型硝化反硝化的试验研究。
本课题将以垃圾填埋场渗滤液短程硝化反硝化为目标,以复合式膜生物反应器为载体,以PCR-DGGE技术为手段来进行研究。反应器运行稳定期间,各个运行参数如下:溶解氧为1.0mg/L;水力停留时间为4d;回流比为2;pH值为8.0-8.3;COD容积负荷为0.86Kg/m3.d:氨氮容积负荷为0.32Kg/m3.d。
结果表明,当进水氨氮浓度在2000mg/L左右,氨氮容积负荷小于0.55Kg/m3.d时,氨氮的去除率可达到91%,总氮去除率为65%,COD去除率可达72%。反应器中亚硝酸盐氮的积累率可达到96%,实现了亚硝酸型硝化反硝化反应。在本试验中,发生短程硝化的最佳pH值为8.0~8.3。温度和谘解氧对短程硝化没有太大的影响,游离氨浓度是本试验短程硝化的决定因素。但为了控制反应器高效运行,控制反应器内水温在30℃左右,控制溶解氧在1.0mg/L左右。由于投加了填料,有效地提高了生物量,并在填料内部形成了局部缺氧环境,为短程硝化反硝化和同步硝化反硝化提供了可能性。
当膜受到严重污染,需要清洗。试验结果表明:采用水冲洗-酸沈-水冲洗和水冲洗-碱洗-酸洗-水冲洗这两种方法清洗效果都很好,能够有效的恢复膜的膜通量,不过第二种方法比第一种方法的效果更好,使用的周期比第一种方法的使用周期长了20天。
为了揭示复合式膜生物反应器中微生物群落结构多样性的演变过程,为改进工艺提供依据,三次分别从反应器中的曝气池内的混合液和生物膜上采集样品并提取这六个样品的微生物总DNA,使用细菌通用引物对(GC968F/1492R)成功扩增出目标16SrDNA片段,最后对目标片段进行DGGE。DGGE分析表明,在反应器运行初期微生物群落结构变化很大。在整个反应器运行过程中,种群多样性较高,并且存在多种亚硝化菌属,以亚硝化单胞菌属和亚硝化螺菌属最为普遍。在该系统中,由于生物填料的存在,多种硝化细菌、反硝化细菌和好氧反硝化细菌共存,说明该反应器中以短程硝化反硝化和同步硝化反硝化两种脱氮方式为主。在反应器运行后期,一些菌群的出现是污染膜的物质产生和累积的主要因素。