如何提高活性污泥系统脱氮除磷效果.docVIP

2如何提高活性污泥系统脱氮除磷效果

当前，研究和开发经济高效的生物脱氮除磷技术，有效去除生活污水中的氮、磷等营养物质，是控制水体富营养化和保证水质安全的关键[1].为此，基于ABR具有微生物相有效分离且易于形成颗粒化污泥以及MBR具体高污泥截留和出水水质好的特点，本课题组将ABR和MBR进行优化组合构建新型反应器(CAMBR)，并首次将其应用于生活污水的脱氮除磷研究，取得了较好的处理效果[2].

温度是影响活性污泥系统脱氮除磷效果的关键因素之一[3,4].微生物在其最适生长温度下活性最强，生长速率快，而当温度高于或低于该温度时，其活性均会下降，影响反应器脱氮除磷效果及其稳定性.在前期研究基础上[2]，结合四季温度变化情况，为CAMBR能在实际环境中运行应用，故对其在不同温度条件下处理实际污水脱氮除磷性能进行研究并结合PCR-DGGE技术对其内部微生物群落结构进行分析，揭示CAMBR脱氮除磷机制.1材料与方法1.1试验水质

试验进水水质为苏州市某高校生活小区污水，一天中水质变化如表1所示.

表1某高校生活小区污水水质

1.2试验流程及装置

CAMBR由三隔室ABR、好氧池和膜池组成，有效容积分别为8.6、2.7和3.1L，如图1所示.ABR内接种污泥取自苏州市某城市污水处理厂的重力浓缩池，总接种泥量约为各隔室有效体积的3/5，各隔室悬浮污泥(MLSS)约为28g·L-1;好氧池和膜池内的接种污泥取自苏州市某污水处理厂的氧化沟，投入量占各隔室有效体积的1/2，MLSS约为7.5g·L-1，挥发性悬浮污泥(MLVSS)/MLSS约为0.45，控制系统总HRT为10h，用生活污水填满各隔室，闲置1d后开始连续进水.好氧池中布设穿孔管，通过曝气为活性污泥供氧及对膜进行擦洗，延缓膜污染.系统设置两个泥水混合液回流(R1为200%，R2为50%)，实现厌氧反硝化脱氮，厌氧释磷，反硝化除磷及好氧吸磷和硝化功能，最终通过排泥实现除磷.MBR由自吸泵间歇抽吸出水，抽吸周期为12min(包括10min抽吸和2min反冲洗).整个系统采用可编程逻辑控制器(PLC)进行恒定水位、出水泵和反冲洗泵的启闭的自动控制.通过在线监测仪实时监控ABR和好氧池的DO、pH值.试验选用的膜组件为PVDF帘式中空纤维微滤膜，膜孔径为0.1μm，过滤面积为0.15m2，采用真空压力表监测跨膜压差(TMP)变化，观察膜的污染状况，当TMP增至40kPa时对膜组件进行化学清洗.

图1CAMBR反应器示意

1.3试验方案

取接种污泥和启动结束后污泥(90d)，另分别取3个温度段最后一天的污泥共5个污泥样品用于DGGE分析.102d时(见表2)，在CAMBR每个隔室采取污泥样品用于DGGE分析.

表2试验运行条件

1.4监测方法

COD、NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N、TN和TP等常规指标均采用国家标准方法[5].

PCR-DGGE分析方法：污泥样品的预处理、DNA提取和PCR扩增：将10mL污泥样品离心10min(转速3500r·min-1)后弃去上清液，然后保存于-20℃的环境用于后续分析使用.采用蛋白酶K-CTAB法破碎、裂解细胞对样品中DNA进行提取，具体方法见文献[6].用于PCR扩增的细菌16SrDNA通用引物为GC341f(5′-CGCCCGCCGCGCCCCGCGCCCGGCCCGCCGCCCCCGCCCGCCTACGGGAGGCAGCAG-3′)和907r(5′-CCGTCAATTCCTTTGAGTTT-3′)，PCR扩增条件为：首先95℃变性5min，然后95℃变性40s，55℃退火50s，72℃延伸50s，循环35次，最后在72℃保持10min，最终于4℃保温[7].DGGE分析：取30μLPCR扩增产物在DCodeSystem(Bio-Rad,USA)上进行电泳，详细步骤见文献[7].2结果与讨论2.1对COD的去除效果

整个试验过程中进水COD为260~330mg·L-1，COD随时间变化的去除效果如图2所示.中温阶段，ABR对COD去除率达60%，其出水COD浓度低于112mg·L-1.CAMBR对COD的去除率达到90%以上，系统出水COD浓度低于26mg·L-1.当温度降低至低温阶段，ABR对COD的去除效果骤降，COD去除率仅有40%，出水浓度高达166mg·L-1，系统对COD的去除能力也显著降低，COD去除率仅有66%，出水浓度高达90mg·L-1，这与温度的骤降导致微生物活性