富铁填料除磷与强化A/O生物脱氮试验研究

摘要

城镇生活污水的脱氮除磷是当前环保工作的一个主要任务。采用A/O工艺处理城镇生活污水较为常见，但A/O工艺存在两个典型问题：DO矛盾、除磷性能差。研究试着在技术可行、经济合理的条件下同时解决之。试验首先优化A/O反应器运行参数，并通过设置脱氧除磷滤柱，对比研究ROP-A/O反应器与A/O反应器的除磷脱氮效能，进而研究富铁填料在ROP-A/O反应器化学除磷与强化生物脱氮中的作用机理及对活性污泥微生物群落多样性的影响。
　　A/O反应器最佳工况：RS：50％，SRT：16d，RW：200%。稳定运行条件下SV30为20.6%，MLSS为2562mg/L，SVI为80.7，进水COD、NH4+-N、TN、TP浓度分别为371.2mg/L、60.93mg/L、59.53mg/L、4.76mg/L时，去除率分别达到92.2%、99.0%、57.1%、32.9%，出水浓度分别为28.8mg/L、0.63mg/L、25.50mg/L、3.18mg/L。
　　富铁填料通过电化学作用产生Fe3+，Fe3+能够改善活性污泥的凝聚沉降性能，且能够降低污泥比阻，改善污泥脱水性能。富铁填料能够同时促进COD、NH4+-N、TN、TP的去除。在100%-300%的RW范围内，对ROP-A/O反应器而言，COD、TN、TP去除率随RW增加而增加，NH4+-N去除率无明显变化，RW为300%时污染物去除效果最好，进水浓度分别为281.8mg/L、59.53mg/L、51.97mg/L、7.42mg/L时，去除率分别为93.8%、99.9%、61.6%、74.4%，出水COD、NH4+-N均达到一级A标准，TN与TP分别满足一级B、二级标准。
　　ROP-A/O反应器除磷作用来自生物与化学两方面，化学除磷为主且主要发生在脱氧除磷滤柱。RW为100%、200%时，TFe浓度沿脱氧除磷滤柱先升高后降低再升高，RW为300%时TFe浓度先升高后降低，不再升高主要是受进水TP浓度较高影响。富铁填料电化学反应即脱氧反应，脱除回流硝化液中的DO，有利于强化缺氧环境；RW为100%-300%时，脱氧效果随RW增加而变好。不同RW工况下ROP-A/O反应器TP浓度沿程降低，TP去除率沿程升高。
　　Fe3+浓度为0.5mg/L时活性污泥微生物群落多样性变化包括：活性污泥物种数减少1，但微生物群落多样性增加，对物种分布均匀性影响不大。Fe3+可能是引起CG、EG样品微生物发生偏移的主成分。另外，Fe3+有利于亚硝化单胞菌目与硝化螺旋菌门的生长，亚硝化单胞菌目与硝化螺旋菌门微生物多样性增加。
　　Fe3+对活性污泥微生物OUT的影响表现为：使OTU56、OTU82、OTU106、OTU203、OTU251、OTU255、OTU341、OTU355消失，新生了OTU39、OTU69、OTU236、OTU270、OTU307、OTU321、OTU360。CG样品丰度最高的三个OTU依次为OTU233、OTU406、OTU343，EG样品丰度最高的三个OTU依次为OTU406、OTU354、OTU94。投加Fe3+后，丰度增加最明显的三个OTU依次为OTU354、OTU159、OTU221，减小最明显的三个OTU依次为OTU233、OTU343、OTU191。Fe3+对主要OTU的种类没有影响，但对主要OTU的丰度存在显著影响。
　　三个OTU依次为OTU233、OTU343、OTU191。Fe3+对主要OTU的种类没有影响，但对主要OTU的丰度存在显著影响。
　　门水平来讲，CG与EG样品相对丰度最高的三门相同，即变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门；Fe3+对变形菌门、厚壁菌门存在明显促进作用，对蓝藻门、拟杆菌门抑制作用明显。属水平来讲，CG样品相对丰度最大的四个属是腐螺旋菌属、Chloroplast属、梭菌属、NS9属，EG样品相对丰度最大的四个属是腐螺旋菌属、梭菌属、不动杆菌属、Epulopiscium属；Fe3+对不动杆菌属、Epulopiscium属存在明显促进作用，对Chloroplast属、腐螺旋菌属抑制作用较强。