曝气生物滤池内DEHP去除和硝化之间的相互影响研究

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为了探究邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)对硝化反应的影响及硝化型曝气生物滤池(以下简称NBAF)对其去除效能,利用两座NBAF进行对比试验。其中一座NBAF进水中投加DEHP,使其进水DEHP浓度为100μg/L,另一座NBAF不投加DEHP。通过对比试验研究了NBAF在挂膜、氨氮负荷、滤速、pH值、滤层深度五个因素下DEHP对NBAF中硝化反应的影响以及NBAF对DEHP的去除情况。试验还运用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(以下简称PCR-DGGE)分子生物学技术研究了DEHP对NBAF中硝化细菌菌群结构的影响。  挂膜试验结果表明,在滤速1.5m/h,进水pH值8.3~8.5,气水比6∶1,进水氨氮浓度在30mg/L,进水温度为19~20℃工况下,两座NBAF出水氨氮需要14天稳定,出水亚氮及硝氮需要17天稳定。DEHP对NBAF挂膜成熟期长短无影响。DEHP促进了挂膜时期NBAF出水亚氮的积累,使得出水亚氮平均积累率提高了31.4%。DEHP对NBAF出水氨氮的去除不产生影响。稳定时期进水DEHP为100μg/L的NBAF和进水不添加DEHP的NBAF出水氨氮去除率均为98.0%;出水亚氮平均积累率分别为48.5%和17.1%。挂膜期间NBAF对DEHP的去除率为91.4%。推测NBAF中DEHP的去除主要依靠生物膜吸附和异养菌的生物降解。  考察不同氨氮负荷下DEHP对硝化反应的影响及其去除情况。试验结果表明,0.6 kgNH4+-N/m3·d和1.5 kgNH4+-N/m3·d两个氨氮负荷工况下进水中DEHP浓度为100μg/L的NBAF,其出水亚氮平均积累率分别为83.9%、80.7%,氨氮平均去除率分别为97.5%、49.4%;进水不加DEHP的NBAF,其出水亚氮平均积累率分别为64.2%、49.4%,氨氮平均去除率分别为98.8%、49.3%。DEHP的加入均促进了NBAF出水中亚氮的积累,使得两个氨氮负荷下NBAF出水亚氮平均积累率分别提高了19.7%、31.3%。DEHP对NBAF出水氨氮的去除不产生影响。两个氨氮负荷下NBAF对DEHP的平均去除率分别为91.7%和89.4%。氨氮负荷的提高使DEHP的去除率有所下降,同时使DEHP对NBAF出水亚氮积累促进作用增强。  考察不同滤速下DEHP对硝化反应的影响及其去除情况。试验结果表明,1.5m/h和3.0m/h滤速工况下进水中DEHP浓度为100μg/L的NBAF,其出水亚氮平均积累率分别为80.7%、97.3%,氨氮平均去除率分别为49.4%、46.6%;进水不加DEHP的NBAF出水亚氮平均积累率分别为49.4%、91.8%,氨氮平均去除率分别为49.3%、46.8%。DEHP的加入均促进了NBAF出水中亚氮的积累,使得两个滤速工况下NBAF出水亚氮平均积累率分别提高了31.3%、5.5%。DEHP对NBAF出水氨氮的去除不产生影响。两个滤速工况下NBAF对DEHP的平均去除率分别为89.4%、91.6%。滤速的提高使得NBAF对DEHP的去除率有所提高,同时使得DEHP对NBAF出水亚氮积累促进作用减弱。  考察不同进水pH值下DEHP对硝化反应的影响及其去除情况。试验结果表明,pH为6.0~6.3和pH为9.3~9.5两个pH工况下进水中DEHP浓度为100μg/L的NBAF,其出水亚氮平均积累率分别为0.9%、1.9%,氨氮平均去除率分别为23.5%、100.0%;进水不加DEHP的NBAF,其出水亚氮平均积累率分别为0.5%、0.0%,氨氮平均去除率分别为21.8%、100.0%。两个pH工况下,DEHP对NBAF出水亚氮积累均有微弱的促进作用,使得两个pH工况下出水亚氮平均积累率分别提高了0.4%、1.9%。DEHP对氨氮的去除不产生影响。推测DEHP对NBAF出水亚氮积累促进作用与进水pH、滤速、氨氮负荷、温度等因素存在协同作用。两个pH工况下NBAF对DEHP的平均去除率分别为95.8%和95.7%。进水pH值的改变对DEHP的去除影响微弱。  考察不同滤层深度DEHP与硝化反应关系及DEHP去除情况。试验结果表明,0.6 kgNH4+-N/m3·d氨氮负荷工况下,两座NBAF的氨氮去除率随着滤层深度的增加不断增加,至NBAF的1400mm处氨氮去除率均达到98.0%。氨氮主要是在0~1400mm段NBAF被去除。DEHP的加入对不同滤层深度氨氮的去除不产生影响。进水中DEHP浓度为100μg/L的NBAF和不加DEHP的NBAF,其800mm处亚氮积累分别为94.2%、77.6%,两座NBAF的0~800mm段亚氮积累率均较高,800~1800mm段NBAF亚氮积累率均不断下降。硝氮则呈现相反的规律。DEHP的加入促进了不同深度滤层出水亚氮的积累,其中200mm、800mm、1400mm、1800mm处亚氮积累率分别提高了12.6%、16.6%、23.4%、22.7%。NBAF对DEHP的去除主要是0~200mm段NBAF,其去除率达到了76.9%。200~1800mm段NBAF去除了17.0%的DEHP。推测DEHP的去除是生物膜的吸附和异养菌生物降解共同作用的结果。  对各个工况下进水中DEHP为100μg/L的NBAF和进水中不加DEHP的NBAF中不同滤层深度的生物膜进行PCR-DGGE,并且对生物膜DGGE图谱进行分析。分析结果表明,DEHP对硝化细菌种群结构产生了影响。DEHP能使一些细菌被淘汰或者优势细菌变为非优势细菌,同时一些非优势细菌会成为优势细菌或催生一部分新细菌。
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