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在人为因素下造成水体受损的一个重要表现之一,即水体富营养化。它主要是由于人类在生产、生活活动中,将大量含有氮、磷的有机或无机污废水排入到水体,使得水中的藻类大量生长繁殖,消耗水中溶解氧DO,使得水体中含氧量急剧下降,并产生毒素,鱼类等其他一些水生动植物因此死亡,从而造成的水质恶化。本实验即是以去除水中氮磷为主要目的,结合现今国内外广泛提出的反硝化除磷脱氮新理论,以SBR反应系统对该反应机理进行实验研究。
本实验按照富集聚磷菌(PAOs);培养驯化反硝化聚磷菌(DPB);在A<,1>/A<,2>工艺下,改变反应运行条件各参数,从而测试对反硝化除磷脱氮反应的影响。实验在时间顺序上分为三个阶段。
从9月16日到10月6日的20天为实验的第一阶段,以富集聚磷菌PAOs为目标。在该阶段采用厌氧/好氧(A/O)工艺,以取自太原市河西北中部污水处理厂具有一定除磷能力的常规好氧活性污泥为种泥,经过滤淘洗后加入到SBR反应器内,并注入人工配制的模拟废水。控制反应工序为厌氧段120min,好氧段240min。经过20天,近80个完整周期的污泥培养,系统的除磷效果达到了93%左右。能够说明聚磷菌已成为污泥中的优势菌属,可以进入下一阶段的反硝化聚磷菌的培养驯化。
实验第二阶段为反硝化聚磷菌的培养驯化阶段,从10月7日开始到12月17日结束,为期70天。采用在A<,2>段起始瞬间投加NO<,3><->盐的A<,1>/A<,2>工艺,该阶段分为两个步骤进行。第一步骤工序安排为:在120min的厌氧放磷结束后,沉淀排水,之后加入含磷35mg/L不含COD的模拟废水(模拟废水其它成分不变),同时加入硝酸钠溶液并使其浓度在起始瞬间为50mg/L。这样可以极大限制常规反硝化菌的生长(即只具有反硝化脱氮功能而没有吸磷功能的细菌)为反硝化聚磷菌的驯化富集创造理想的条件,尽可能消除反硝化菌对后续实验中的影响。该步骤中污泥浓度(MLSS)控制在3500mg/L左右,泥龄(SRT)15d,每次进排水大约2.0L,其中COD 240mg/L,NH<,4><+>-N 20mg/L,PO<,4><3->-P 10mg/L。每个周期7h,各周期后有近1h的污泥静置期,共运行60天,180个周期。
第二步骤工序是在第一步骤的厌氧段结束后,不再沉淀排水,而是直接在瞬间投加硝酸盐后进入缺氧段A<,2>段,其它反应参数同第一步骤。共运行了10天,近30个周期。
经过70天的反硝化聚磷菌的培养驯化后,系统的除磷脱氮达到预定效果,实验进入第三阶段。
改变实验运行条件参数后的实验结果分别如下:
(1)NO<,3><->盐的投加方式由瞬间投加改为在一定时间内的连续流加后,并没有影响系统最终的除磷脱氮效果,只是NO<,3><->的浓度变化曲线有所不同,且没有明显的如瞬间投加方式下NO<,2><->盐的产生;
(2)进水C/P值在18~30之间时,值越高,厌氧段释磷也多,此时应调节在A<,2>段NO<,3><->盐的投加量,否则会造成NO<,3><->盐过量。除磷效果近乎相同;
(3)在适宜N/P值范围内,较高N/P比会提高系统除磷的速率,但在210min的A<,2>段时间下,不会对最终的除磷效果造成明显区别;
(4)无论是在A<,1>段还是A<,2>段,高MLSS值下都会提高系统的反应速率,但除磷脱氮效果并无差别。且应考虑到高MLSS会增大剩余污泥产量,在工艺上增加运行成本;
(5)在高温段,系统反应速率明显高于低温时水平,但在一个周期近330min的反应时间内,低温系统也能达到相同于高温下的除磷脱氮效果;
(6)进水pH值偏高时厌氧段释磷量会增加,此时在A<,2>段应调整NO<,3><->盐的投加量。除磷效果并无因此受到影响。