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随着我国经济的快速发展,水体“富营养化”问题日渐突出,城市污水处理过程中的强化脱氮除磷显得更为重要。反硝化除磷改善了传统工艺中单纯利用O2作为电子受体的局限性,O2和硝酸盐氮可以同时作为电子受体,达到脱氮除磷的作用,既节省了曝气所消耗的能源,也减少有机碳源的需求量和剩余污泥的产量。对于提高城市污水处理厂,特别是原水中碳源浓度较低的城市污水处理厂的脱氮除磷效率具有重要意义。
本实验以桂林市七里店污水处理厂、桂林市第四污水处理厂、桂林市北冲污水处理厂活性污泥为研究对象,采用静态烧杯实验,考察不同运行工艺条件下的城市污水处理厂中反硝化聚磷菌的存在性、存在数量及其与运行条件之间的关系,同时对富含反硝化聚磷菌的城市污水处理厂中的活性污泥影响因素进行研究,考察碳源、硝酸盐、温度等对反硝化聚磷的影响,此外,对反硝化聚磷菌在不同运行方式下聚磷能力的持久性、运行过程中缺氧-好氧时间的组合进行了探讨,实验结果表明:
(1)三个不同工艺的城市污水处理厂中都存在不同比例的反硝化聚磷菌。其中,桂林市七里店污水处理厂(氧化沟工艺)活性污泥中反硝化聚磷菌存在的比例为32.16%,桂林市第四污水处理厂(厌氧+氧化沟工艺)和桂林市北冲污水处理厂(A2O工艺)反硝化聚磷菌存在的比例分别为58.81%和27.07%;
(2)富集在桂林市第四污水处理厂中反硝化聚磷菌随碳源浓度(100-350mg/L)增加厌氧释磷量增加,COD浓度大于200mg/L时,碳源利用率下降,残留下来的碳源抑制缺氧段的吸磷,缺氧聚磷量随缺氧进水C/N比增加而减少;
(3)当硝酸盐浓度小于40mg/L时,聚磷量随着硝酸盐浓度的增加而增加,当硝酸盐浓度从40mg/L增加到80mg/L时,聚磷量反而逐渐下降;
(4)当温度为5℃、15℃时释磷率缓慢,在实验中没有出现聚磷现象,温度为25℃、35℃、40℃时,聚磷率随着温度的升高而降低,在25℃下反硝化聚磷效果最佳;
(5)以桂林第四污水处理厂活性污泥为对象,在厌氧-缺氧和厌氧-缺氧-好氧条件下循环运行,运行初期都观察到明显的反硝化聚磷现象,经过三个周期的进行后,厌氧-缺氧系统中反硝化聚磷速率迅速下降为0.04mg P/g VSS·h,而厌氧-缺氧-好氧系统的反硝化聚磷速率维持在0.10 mg P/g VSS·h,好氧段的加入更有利于维持在实际城市污水处理厂中富集的反硝化聚磷菌的除磷能力;
(6)对运行过程中缺氧、好氧的时间组合与除磷量的关系研究表明,缺氧2h-好氧2h组合中,聚磷率为85.77%,而缺氧3h-好氧1h组合中,聚磷率为85.47%,不仅达到较高的聚磷率,而且还节约了曝气能耗。