靜置/好氧/缺氧序批式反應(yīng)器(SBR)脫氮除磷效果研究
摘要:以靜置段代替?zhèn)鹘y(tǒng)厭氧段,采用后置缺氧方式,考察了靜置/好氧/缺氧序批式反應(yīng)器(SBR)(R1)的生物脫氮除磷(BNR)性能,并與傳統(tǒng)厭氧/好氧/缺氧序批式反應(yīng)器(SBR)(R2)進行對比.兩反應(yīng)器進水乙酸鈉、氨氮(NH4+-N)及磷酸鹽(PO43--P)濃度均分別為350mg·L-1(以COD計)、40mg·L-1及12mg·L-1,水力停留時間(HRT)為12h.研究結(jié)果表明,R1長期運行中磷的去除率與R2相當,分別為92.4%和92.1%,而總氮(TN)去除率則較R2高,分別為83.5%和77.0%.R1靜置段省去攪拌但仍能起到厭氧段的作用,為好氧快速攝磷奠定了基礎(chǔ),同時R1缺氧段發(fā)生反硝化攝磷,使出水磷降至0.91mg·L-1.好氧段內(nèi)R1發(fā)生了同步硝化-反硝化(SND),貢獻了18.0%的TN去除量,R2也存在SND,但脫氮貢獻率較少,僅為9.8%.R1和R2后置缺氧反硝化均以糖原驅(qū)動,反硝化速率分別為0.98、0.84mg·g-1·h-1(以每gVSS產(chǎn)生的N(mg)計),出水TN分別為6.62、9.21mg·L-1.研究表明,靜置段代替?zhèn)鹘y(tǒng)厭氧段后,可獲得更好的脫氮效果,且工藝更為簡化.
關(guān)鍵詞:靜置段,后置缺氧,生物脫氮除磷(BNR),同步硝化-反硝化,糖原
典型的設(shè)前置反硝化段的生物脫氮除磷工藝有厭氧/缺氧/好氧工藝(A2/O工藝)、UniversityofCapeTown工藝(UTC工藝)及生物化學脫氮除磷工藝(BCFS工藝).反硝化段前置的優(yōu)勢是厭氧合成的內(nèi)聚物聚β羥基脂肪酸(PHA)等可直接進入缺氧段驅(qū)動反硝化而取得較好的脫氮效果,但前置反硝化段有其固有的缺陷.根據(jù)生物脫氮理論,硝化段(好氧段)內(nèi)氨氧化菌(AOBs)將氨鹽氧化為亞硝酸鹽后,亞硝酸鹽氧化菌(NOBs)將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽;反硝化段(缺氧段)內(nèi)反硝化菌將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽,并進一步還原為氮氣(N2).由于好氧段在缺氧段后,為實現(xiàn)反硝化,因而必須將混合液從好氧段回流至缺氧段.混合液回流會稀釋進水有機質(zhì)濃度;氧化態(tài)氮(NO-x)的去除也受制于混合液的回流速率,且完全脫氮不可能實現(xiàn);混合液回流還會增加能量消耗和工藝復(fù)雜度.
缺氧段置于好氧段之后的后置缺氧反硝化方式,因省去了混合液回流而簡化了工藝流程,且能實現(xiàn)較好的脫氮除磷效果而得到了廣泛的研究.與前置反硝化相比,外碳源已在厭氧段或好氧段消耗,后置缺氧段反硝化菌以內(nèi)碳源(糖原或PHA)為電子供體,以NO-x為電子受體驅(qū)動反硝化.Coats等和Winkler等研究了后置缺氧序批式反應(yīng)器(SBR)工藝,Bracklow等和Vocks等研究了連續(xù)流后置缺氧膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝,均取得了良好的脫氮除磷效果.這些研究表明,后置缺氧段雖未外加碳源,但微生物可利用胞內(nèi)糖原或PHA驅(qū)動反硝化脫氮.此外,Xu等在后置缺氧反硝化的基礎(chǔ)上將部分厭氧段混合液分配進缺氧段實現(xiàn)反硝化除磷,并在好氧段實現(xiàn)了同步硝化?反硝化.這種改進雖然實現(xiàn)了反硝化除磷,但又增加了工藝復(fù)雜程度.后置反硝化的厭氧/好氧/缺氧SBR工藝解決了混合液回流的問題,但該工藝是否有進一步改進的空間?
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