污水處理中氮磷的超標(biāo)排放導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重, 有效地控制出水氮磷含量對(duì)城市污水處理至關(guān)重要.然而, 由于城市污水水質(zhì)和水量的波動(dòng)性等諸多因素的影響, 使得污水處理廠很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的脫氮除磷目的.同步硝化反硝化(SNEDPR)系統(tǒng)指在厭氧/好氧交替運(yùn)行的反應(yīng)器中, 聚磷菌(PAOs)在厭氧條件下分解體內(nèi)的多聚磷酸鹽(Poly-P)和糖原(Gly)產(chǎn)生能量來(lái)吸收污水中的外碳源并將其儲(chǔ)存為PHAs, 此階段伴隨著PO43--P的釋放; 而在好氧條件下反硝化聚磷菌(DPAOs)利用細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的PHAs作為內(nèi)碳源, 以NO3-、NO2-為電子受體進(jìn)行缺氧反硝化(除磷), 進(jìn)而完成污水中磷的去除.在SNEDPR-SBR系統(tǒng)好氧段發(fā)生常規(guī)硝化、內(nèi)源反硝化反應(yīng)的同時(shí), 存在反硝化除磷以及好氧除磷的過(guò)程, 可實(shí)現(xiàn)污水的同步脫氮除磷.此工藝解決了反硝化與除磷過(guò)程對(duì)碳源競(jìng)爭(zhēng)的矛盾, 通過(guò)“一碳多用”的方式, 可實(shí)現(xiàn)污水的深度脫氮除磷, 且具有節(jié)省能耗、簡(jiǎn)化工藝流程的優(yōu)勢(shì).

　　而有關(guān)污水生物脫氮除磷的影響因素的研究主要集中在碳源種類及濃度、溶解氧(DO)、污泥齡(SRT)和HRT等方面, 近年來(lái), 有研究發(fā)現(xiàn)C/P是生物脫氮除磷關(guān)鍵因素之一.有學(xué)者發(fā)現(xiàn), 在富集PAOs的系統(tǒng)內(nèi)除PAOs外, 還存在著一類代謝過(guò)程與PAOs類似的微生物聚糖菌(GAOs).厭氧段GAOs能吸收外界有機(jī)基質(zhì)合成PHA, 在好氧段能分解PHA產(chǎn)能, 并用于細(xì)胞內(nèi)碳源的合成和細(xì)胞生長(zhǎng), 但其體內(nèi)不存在磷代謝途徑.有研究報(bào)道, GAOs的過(guò)量富集是導(dǎo)致富集PAOs系統(tǒng)崩潰的主要原因之一, 而系統(tǒng)進(jìn)水PO43--P負(fù)荷會(huì)影響系統(tǒng)中兩種菌類的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì).目前, 有關(guān)C/P對(duì)同步硝化反硝化、反硝化除磷的影響鮮有報(bào)道, 有關(guān)C/P對(duì)SBR反應(yīng)器處理城市污水SNEDPR系統(tǒng)脫氮除磷性能的影響尚未見(jiàn)報(bào)道.

　　本研究以實(shí)際城市污水為處理對(duì)象, 采用延時(shí)厭氧(180min)/低氧(DO:0.5~1.0mg·L-1)運(yùn)行的SBR反應(yīng)器, 通過(guò)固定COD進(jìn)水濃度并調(diào)節(jié)進(jìn)水PO43--P濃度的方式來(lái)考察不同進(jìn)水C/P比對(duì)SNEDPR系統(tǒng)除磷特性和同步硝化反硝化脫氮特性的影響, 以期為SNEDPR系統(tǒng)在不同C/P比廢水處理中的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù).

　　1 材料與方法1.1 試驗(yàn)裝置與運(yùn)行工序

　　本試驗(yàn)裝置采用SBR反應(yīng)器, 由有機(jī)玻璃制成, 總體積為4 L, 有效容積為3.2 L, 反應(yīng)器側(cè)面設(shè)有出水口, 以方便進(jìn)水和取樣, 磁力攪拌器進(jìn)行攪拌.采用延時(shí)厭氧/低氧的運(yùn)行方式, 每天運(yùn)行4個(gè)周期, 每周期為6 h, 運(yùn)行的工序?yàn)?延時(shí)厭氧攪拌180 min(包括進(jìn)水5 min), 低氧曝氣攪拌150 min(包括排泥5 min), 沉淀20 min, 排水5 min, 靜置5 min.反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度維持在2.8~3g·L-1, SRT為15 d, 低氧段DO通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制在0.5~1.0mg·L-1范圍內(nèi).

　　1.2 試驗(yàn)用泥和試驗(yàn)水質(zhì)

　　本試驗(yàn)用接種污泥取自青島大學(xué)處理低C/N城市污水的厭氧/低氧同步硝化內(nèi)源反硝化SBR反應(yīng)器, 該污泥具有高效穩(wěn)定的脫氮除磷和(短程)硝化(內(nèi)源)反硝化性能, SNED率和TN去除率平均達(dá)89.1%和96.2%, 出水PO43--P濃度均低于為0.2mg·L-1.接種后SBR內(nèi)污泥濃度(MLSS)為3.2g·L-1, 污泥沉降比(SV%)為36%.

　　本文用水取自青島市某污水處理廠粗格柵預(yù)處理后城市污水, 試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)投加固態(tài)無(wú)水乙酸鈉為碳源調(diào)節(jié)其進(jìn)水COD濃度為300mg·L-1, 同時(shí)以磷酸氫二鉀配置PO43--P母液, 用以調(diào)配不同濃度的C/P.試驗(yàn)過(guò)程中不同C/P條件下反應(yīng)器進(jìn)水水質(zhì)情況見(jiàn)表 1.

　　表 1 不同C/P條件下進(jìn)水水質(zhì)

　　1.3 檢測(cè)項(xiàng)目及分析方法

　　水樣經(jīng)φ11 cm定性濾紙過(guò)濾后測(cè)定以下參數(shù):COD采用連華5B-3ACOD多元快速測(cè)定儀測(cè)定; NH4+-N采用納氏試劑分光光度法測(cè)定; NO2--N采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法測(cè)定; NO3--N采用酚二磺酸分光光度法測(cè)定; PO43--P采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定; pH采用雷磁PHB-3CpH計(jì)測(cè)定; DO采用雷磁JPB-607溶解氧測(cè)定儀測(cè)定; MLSS、SVI采用重量法測(cè)定.此外, 分別在SBR運(yùn)行第13、29、44、62和79 d測(cè)定一個(gè)典型運(yùn)行周期內(nèi)NH4+-N、NO2--N、NO3--N、PO43--P和COD濃度及pH值和DO濃度的變化情況.

　　1.4 SNED率

　　SNED率用以表示在SNEDPR系統(tǒng)好氧段的氮損失情況, 其計(jì)算方法見(jiàn)式(1):

(1)

　　式中, ΔNH4+、ΔNO2-和ΔNO3-分別為系統(tǒng)低氧段NH4+-N、NO2--N和NO3--N濃度的變化量.

　　1.5 CODins率和PPAOs, An

　　SNEDPR系統(tǒng)厭氧段有機(jī)碳源的消耗量(CODAC)主要包括兩部分:一部分是通過(guò)異養(yǎng)菌的外源反硝化作用去除的COD量(CODdn), 見(jiàn)公式(2), 另一部分是通過(guò)PAOs和GAOs的作用儲(chǔ)存為內(nèi)碳源的COD量(CODins), 而CODins率(%)指CODins占CODAC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[23], 見(jiàn)公式(3).PAOs在內(nèi)碳源PHA儲(chǔ)存過(guò)程中的貢獻(xiàn)比例(PPAO, An)的計(jì)算方法見(jiàn)公式(4).

(2) (3) (4)

　　式中, ΔNO2--N和ΔNO3--N分別為系統(tǒng)厭氧段NO2--N和NO3--N濃度的變化量, mg·L-1; 1.71和2.86分別為單位質(zhì)量濃度的NO2--N和NO3--N被異養(yǎng)菌反硝化時(shí)所消耗的COD濃度(質(zhì)量比); PRA為厭氧釋磷量, mg·L-1; 0.5為PAOs厭氧條件下每吸收單位質(zhì)量的有機(jī)碳源所釋放的磷量(摩爾比).

　　2 結(jié)果與討論2.1 不同進(jìn)水C/P對(duì)SNEDPR系統(tǒng)除磷性能的影響

　　由圖 1可知, 當(dāng)進(jìn)水C/P由60降低為30時(shí)(PO43--P濃度由5 mg·L-1提高至10mg·L-1), PRA和好氧吸磷量(PUA)分別由19.9mg·L-1和21.9mg·L-1提高至29mg·L-1和32.6mg·L-1, 且出水PO43--P濃度穩(wěn)定在0.3mg·L-1以下, PO43--P去除率保持在100%水平.說(shuō)明隨著進(jìn)水C/P降低, 系統(tǒng)內(nèi)PAOs有足夠的碳源進(jìn)行厭氧釋磷, 且進(jìn)水PO43--P濃度的提高有利于增強(qiáng)聚磷菌(PAOs)在碳源利用的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì).這與王曉蓮等[24]得出的適當(dāng)降低C/P有利于PAOs的富集, 系統(tǒng)會(huì)表現(xiàn)出更強(qiáng)的除磷性能的研究結(jié)果相一致.

　　圖 1

圖 1 不同進(jìn)水C/P條件下SNEDPR系統(tǒng)PO43--P濃度和去除率、PRA及PUA變化情況

　　當(dāng)進(jìn)水C/P為20和15時(shí)(PO43--P濃度分別為15mg·L-1和20mg·L-1), PRA和PUA分別降低至21.4mg·L-1和12.8mg·L-1, 出水PO43--P濃度高達(dá)14.3mg·L-1, PO43--P去除率由51.3%降低至38.1%, 此時(shí), 隨著進(jìn)水PO43--P濃度的提高, 系統(tǒng)的除磷性能開(kāi)始下降.可能是由于高磷負(fù)荷下PAOs的厭氧儲(chǔ)存PHA性能受抑制引起的[25], 因而其PRA和PUA均有所降低.

　　當(dāng)進(jìn)水C/P進(jìn)一步降低至10時(shí), PRA和PUA分別僅為2.1mg·L-1和3.3 mg·L-1, 同時(shí)出水PO43--P濃度高達(dá)27.9mg·L-1, PO43--P去除率僅為3.1%, 系統(tǒng)具有較差的除磷特性且好氧段出現(xiàn)釋磷現(xiàn)象.說(shuō)明高濃度PO43--P(30mg·L-1)會(huì)抑制PAOs儲(chǔ)存PHAs的能力, 且PAOs厭氧段釋磷量的持續(xù)降低會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)除磷性能的崩潰.此外, 分析系統(tǒng)除磷性能變差的原因可能在于C/P比的降低使得隨著PAOs在厭氧COD利用中競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)減弱, 使得GAOs等其它異養(yǎng)菌活性增強(qiáng).蔣濤等的研究發(fā)現(xiàn)C/P為10時(shí), EBPR系統(tǒng)中GAOs含量會(huì)增加而PAOs含量會(huì)減少, GAOs會(huì)代替PAOs成為優(yōu)勢(shì)菌群, 進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)的除磷性能的降低.

　　2.2 不同進(jìn)水C/P對(duì)SNEDPR系統(tǒng)COD去除性能的影響

　　從圖 2可以看出, 當(dāng)進(jìn)水C/P為60時(shí), 系統(tǒng)COD去除率平均為75.7%, 其中厭氧末期和出水COD濃度平均分別為87.4mg·L-1和72.8mg·L-1, CODAC和好氧段消耗COD(CODOC)濃度分別平均為70.6mg·L-1和14.5mg·L-1.在厭氧段, 污水中的COD除一部分用于NOx--N反硝化外, 大部分被PAOs和GAOs用于PHAs儲(chǔ)存.當(dāng)進(jìn)水C/P為30時(shí), COD去除率高達(dá)81.8%, 厭氧末期和出水COD濃度分別降至56.9mg·L-1和54.5mg·L-1, 其中CODAC高達(dá)94.9mg·L-1而CODOC僅為2.33mg·L-1.根據(jù)2.1節(jié)分析可知, PAOs在C/P為30時(shí)PRA最高, 因此厭氧段PAOs消耗的COD也最多.

　　圖 2

   圖 2 不同進(jìn)水C/P條件下SNEDPR系統(tǒng)COD濃度和去除率及CODAC、CODOC變化情況

　　當(dāng)進(jìn)水C/P為20時(shí), COD去除率下降至79.1%, 厭氧末期COD濃度由55.7 mg·L-1升高至87.2mg·L-1, 出水COD濃度高達(dá)71.2mg·L-1; 同時(shí), CODAC由89.2mg·L-1降至63.9mg·L-1, CODOC由2.3mg·L-1提高至23.4mg·L-1.此時(shí), 系統(tǒng)CODOC所占比例由2.1%升高至18.2%, 而CODAC所占比例由83.6%降低至46.7%.分析原因:由2.1節(jié)分析可知, 系統(tǒng)進(jìn)水COD濃度不變(進(jìn)水COD濃度為300mg·L-1), 降低進(jìn)水C/P時(shí), PAOs消耗的COD較C/P為30時(shí)有所降低, 系統(tǒng)PRA開(kāi)始下降.因此, PAOs對(duì)COD的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)特性下降, 使得系統(tǒng)厭氧末期存在COD剩余, 表現(xiàn)為CODAC的降低.而在好氧段CODOC升高的原因可能為系統(tǒng)厭氧末期剩余的可生物降解COD增多, 導(dǎo)致在好氧段COD繼續(xù)進(jìn)行消耗.具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　當(dāng)進(jìn)水C/P為15時(shí), COD去除率平均為80.9%, 系統(tǒng)厭氧末期和初始COD濃度分別由82.4mg·L-1和67.2mg·L-1降低至70.2mg·L-1和50.13mg·L-1.此時(shí), CODAC所占比例由43.7%提高至55.3%.對(duì)比COD在厭氧末期的消耗以及去除率可知, C/P為15時(shí)CODAC大于其C/P為20時(shí)的值(79.2mg·L-1>63.9mg·L-1), 分析原因主要是系統(tǒng)出水主要以NO3--N為主(見(jiàn)2.4節(jié)), 且由2.5節(jié)知GAOs較PAOs在厭氧段COD去除中逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì).

　　當(dāng)進(jìn)水C/P為10時(shí), 系統(tǒng)COD去除率平均為81.3%, 厭氧末期和出水COD濃度分別為72.4mg·L-1和55.9mg·L-1.此時(shí), CODAC和CODOC分別平均為74.7mg·L-1和16.4mg·L-1, 系統(tǒng)厭氧段COD的去除主要是由GAOs的內(nèi)碳源儲(chǔ)存作用以及異養(yǎng)菌的全程反硝化作用實(shí)現(xiàn), 而系統(tǒng)厭氧末剩余的可生物降解COD則在好氧段得以進(jìn)一步去除.對(duì)比不同C/P下COD去除率可知, 進(jìn)水C/P的變化幾乎不會(huì)對(duì)系統(tǒng)COD的去除性能產(chǎn)生影響.

　　2.3 不同進(jìn)水C/P對(duì)SNEDPR系統(tǒng)硝化性能的影響

　　從圖 3可以看出, 當(dāng)進(jìn)水C/P為60和30時(shí), 系統(tǒng)具有較高的硝化性能, 表現(xiàn)為NH4+-N去除率為100%.由2.1節(jié)可知, 在C/P為30時(shí), PRA最高, 而此時(shí)好氧段末期NH4+-N為0mg·L-1.說(shuō)明系統(tǒng)好氧段PO43--P的去除主要是通過(guò)缺氧(內(nèi)源)反硝化實(shí)現(xiàn)的.

　　圖 3

圖 3 不同進(jìn)水C/P條件下SNEDPR系統(tǒng)NH4+-N濃度變化情況

　　當(dāng)C/P降低至20, NH4+-N去除率降低為88.7%, 系統(tǒng)反應(yīng)周期末存在NH4+-N積累, 出水NH4+-N高達(dá)7.4mg·L-1.由2.1節(jié)可知, C/P為20時(shí), 系統(tǒng)除磷性能開(kāi)始降低, 同時(shí)PO43--P在反應(yīng)器中開(kāi)始積累且厭氧段末期PO43--P濃度開(kāi)始升高.因此, 該C/P條件下系統(tǒng)硝化性能變差的原因可能在于好氧段PAOs和AOB存在對(duì)DO的競(jìng)爭(zhēng).好氧吸磷與硝化反應(yīng)的同時(shí)進(jìn)行, 導(dǎo)致系統(tǒng)的硝化反應(yīng)不完全.

　　當(dāng)C/P降低至15時(shí), 系統(tǒng)出水NH4+-N由8.5mg·L-1降至0mg·L-1, NH4+-N去除率逐漸恢復(fù)至100%.由2.1節(jié)的分析可知, 此時(shí)系統(tǒng)PUA基本保持不變, PAOs在系統(tǒng)中不再具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì), PAOs對(duì)氧氣的利用率較低.因此, 在系統(tǒng)好氧段主要是AOB和NOB在消耗DO, 使其硝化性能得以恢復(fù).同時(shí), 當(dāng)C/P進(jìn)一步降低為10時(shí), 系統(tǒng)NH4+-N去除率仍高達(dá)100%.

　　2.4 不同進(jìn)水C/P對(duì)SNEDPR系統(tǒng)好氧段脫氮性能的影響

　　圖 4為不同進(jìn)水C/P條件下SNEDPR系統(tǒng)中NOx--N濃度、SNED率及TN去除率變化情況.當(dāng)進(jìn)水C/P為60時(shí), TN去除率和SNED率均維持在較高的水平, 表現(xiàn)為TN去除率和SNED率分別平均為85.6%和62.8%, 出水NOx--N濃度和NO3--N濃度分別為8.9mg·L-1和0.而當(dāng)C/P降低為30時(shí), 出水NO2--N濃度由9.1 mg·L-1升高至16.2 mg·L-1, 出水仍無(wú)NO3--N, TN去除率和SNED率分別降至65.1%和33.9%.分析出水NO2--N的升高主要是由于PAOs在好氧段的好氧吸磷消耗氧氣導(dǎo)致系統(tǒng)好氧段DO降低.有文獻(xiàn)指出, 低DO有利于實(shí)現(xiàn)短程硝化[27].該C/P條件下系統(tǒng)SNED率和TN去除率較C/P為60時(shí)有所下降.

　　圖 4

圖 4 不同進(jìn)水C/P條件下SNEDPR系統(tǒng)中NOx--N濃度、SNED率及TN去除率變化情況

　　當(dāng)C/P為20時(shí), 出水NO2--N濃度由11.29mg·L-1降低至9.3mg·L-1, 出水NO3--N濃度由2.1 mg·L-1升高至5.4 mg·L-1, TN去除率和SNED率分別由67.5%和20.9%提高至75.4%和41.7%.該C/P條件下SNED率提高可能在于系統(tǒng)的除磷性能下降(見(jiàn)2.1節(jié)), 使得GAOs能利用更多的內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化脫氮; 而TN去除率提高可能在于系統(tǒng)硝化性能的提高(見(jiàn)2.3節(jié)).

　　當(dāng)C/P為15時(shí), 出水NO3--N濃度由3.9mg·L-1提高至10.9mg·L-1, 而出水NO2--N濃度由11.6mg·L-1降至3.1mg·L-1, TN去除率由77.1%升高至84.6%, SNED率由43.8%提高至53.6%.此時(shí), 出水NOx--N主要以NO3--N為主, 出水NO2--N開(kāi)始逐步降低.分析其原因可能在于隨著系統(tǒng)除磷性能降低, 使好氧段硝化菌可利用的DO增多, 促進(jìn)NO2--N向NO3--N的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化.當(dāng)進(jìn)水C/P為10時(shí), 系統(tǒng)出水NO2--N由2.9 mg·L-1逐步降低為0mg·L-1, 而出水NO3--N由9.3 mg·L-1升高至14.3 mg·L-1, TN去除率和SNED率分別平均為79.8%和56.4%.

　　通過(guò)對(duì)比不同C/P條件下系統(tǒng)出水NO2--N和NO3--N濃度變化可知, 當(dāng)進(jìn)水C/P為60~20時(shí), C/P降低使得系統(tǒng)出水以NO2--N為主, 但當(dāng)C/P進(jìn)一步降低為10時(shí), 進(jìn)水C/P的降低會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)短程硝化過(guò)程的破壞.此外, 還可以得出, 當(dāng)C/P由60降低至20時(shí), 系統(tǒng)脫氮性能變差的原因在于PAOs反硝化除磷作用的減弱; 而當(dāng)C/P由20降至10時(shí)系統(tǒng)脫氮性能得以恢復(fù)原因在于GAOs內(nèi)源反硝化作用的增強(qiáng).

　　2.5 不同進(jìn)水C/P對(duì)SNEDPR系統(tǒng)厭氧段CODins的影響

　　圖 5為不同進(jìn)水C/P條件下SNEDPR系統(tǒng)厭氧段CODdn、CODins、CODins率及PPAOs, An變化情況.由圖 5可知, 當(dāng)進(jìn)水C/P為60時(shí), 系統(tǒng)CODdn僅為10.2mg·L-1, CODins率平均為85.6%; PAOs在厭氧段內(nèi)碳源儲(chǔ)存所占比例(PPAOs, An)為68.1%.當(dāng)C/P為30時(shí), CODdn由9.8mg·L-1提高至14.2mg·L-1, CODins率平均為75.7%, PPAOs, An由75.7%提高至99.1%.CODins的提高主要由PAOs實(shí)現(xiàn), 這也解釋了系統(tǒng)在該C/P條件下除磷性能逐漸提高的原因(2.1節(jié)).

　　圖 5

圖 5 不同進(jìn)水C/P條件下SNEDPR系統(tǒng)厭氧段CODdn、CODins、CODins率及PPAOs, An變化情況

　　當(dāng)C/P為20時(shí), CODdn由13.9 mg·L-1升高至22.1 mg·L-1, CODins率和PPAO, An分別由81.1%和89.6%降低至67.4%和62.1%.說(shuō)明C/P的降低使系統(tǒng)厭氧段由異養(yǎng)菌去除的COD開(kāi)始增多, 且PAOs對(duì)COD的利用能力減弱.該C/P條件下系統(tǒng)厭氧段內(nèi)碳源的儲(chǔ)存由PAOs和GAOs共同來(lái)完成, 但PAOs較GAOs在厭氧段內(nèi)碳源的利用仍占優(yōu)勢(shì).

　　當(dāng)C/P為15時(shí), CODdn由20.7 mg·L-1提高至28.1 mg·L-1, CODins和CODins率分別平均為49.9 mg·L-1和72.9%, 但是PPAO, An由83.1%下降為36.2%.說(shuō)明厭氧段GAOs對(duì)內(nèi)碳源的儲(chǔ)存特性逐漸增強(qiáng).當(dāng)C/P為10時(shí), CODdn和CODins率分別平均為23.3 mg·L-1和52.3%, 而PPAO, An由34.6%下降至5.3%.此時(shí), 系統(tǒng)在厭氧段COD的去除主要由異養(yǎng)菌反硝化作用和GAOs內(nèi)碳源儲(chǔ)存作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的, GAOs較PAOs在厭氧段內(nèi)碳源儲(chǔ)存占據(jù)優(yōu)勢(shì), 其也解釋了2.1節(jié)中系統(tǒng)釋磷和吸磷性能降低的原因.

　　2.6 不同進(jìn)水C/P條件下典型周期內(nèi)底物反應(yīng)速率以及DO變化

　　在SBR運(yùn)行第13、29、44、62和79 d時(shí)分別測(cè)定系統(tǒng)運(yùn)行一個(gè)典型周期內(nèi)NH4+-N、NO2--N、NO3--N、PO43--P和COD濃度及pH值、DO濃度的變化情況.由圖 6(a)可知, 在系統(tǒng)運(yùn)行第13 d(C/P為60)和第29 d(C/P為30)時(shí), PRR和PUR(以P/MLSS計(jì), 下同)分別由2.9 mg·(g·h)-1和3.4 mg·(g·h)-1提高至3.5 mg·(g·h)-1和4.2 mg·(g·h)-1.而當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行至第79 d(C/P為10)時(shí), PRR和PUR分別降低為0.2 mg·(g·h)-1和0.24 mg·(g·h)-1, 此時(shí)系統(tǒng)表現(xiàn)出較差的除磷性能, 這與2.1節(jié)的分析一致.

　　圖 6

圖 6 不同進(jìn)水C/P條件下SNEDPR系統(tǒng)5個(gè)典型周期內(nèi)底物反應(yīng)速率和DO濃度變化情況

　　同時(shí)當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)水C/P由60降低至30時(shí), 系統(tǒng)厭氧段COD去除速率由8.3 mg·(g·h)-1提高至10.7 mg·(g·h)-1, 好氧段COD去除速率由2.1 mg·(g·h)-1降低至0.3 mg·(g·h)-1.而隨著C/P由30持續(xù)降至10, 系統(tǒng)厭氧段COD去除速率降低至8.5 mg·(g·h)-1并維持, 好氧段COD去除速率逐漸提高并維持在2.3 mg·(g·h)-1.該結(jié)果與2.2節(jié)的解釋相一致.

　　由圖 6(a)可見(jiàn), 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)水C/P由60降低至10時(shí), 好氧段硝化速率先由3.4 mg·(g·h)-1降低為2.5 mg·(g·h)-1后又逐漸恢復(fù)至3.6 mg·(g·h)-1; 且當(dāng)C/P為20時(shí), 系統(tǒng)好氧段硝化速率最低為2.5 mg·(g·h)-1.同時(shí), 從圖 6(b)可知, 在C/P為20時(shí)系統(tǒng)好氧段的DO恒為0, 不同于其他C/P條件下DO上升的趨勢(shì).王曉霞等[28]在研究SNEDPR系統(tǒng)的脫氮特性時(shí)同樣發(fā)現(xiàn), 低DO濃度(0.5mg·L-1)會(huì)引起硝化細(xì)菌硝化速率的降低, 并且低DO濃度會(huì)引起氨氧化菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)硝化速率的同時(shí)受限, 造成氨氮去除效果變差.這與2.3節(jié)中該C/P條件下出水NH4+-N存在剩余的結(jié)果相一致.

　　3 結(jié)論

　　(1) 適當(dāng)?shù)亟档虲/P可以提高SNEDPR系統(tǒng)的除磷性能, 當(dāng)C/P為30時(shí), 系統(tǒng)除磷性能最高, PRR和PUR分別高達(dá)3.5 mg·(g·h)-1和4.2 mg·(g·h)-1, 出水PO43--P濃度均低于0.3mg·L-1.而當(dāng)進(jìn)一步降低C/P由20至10時(shí), PRR和PUR分別僅為0.2 mg·(g·h)-1和0.24 mg·(g·h)-1, PO43--P去除率由38.1%降低至3.1%, 系統(tǒng)除磷性能變差.

　　(2) 進(jìn)水C/P幾乎不影響系統(tǒng)COD的去除性能, 不同C/P條件下, COD去除率穩(wěn)定維持在85%左右.但是, 不同C/P條件下系統(tǒng)中消耗COD的功能菌群是不同的.C/P大于30時(shí), 系統(tǒng)主要由PAOs實(shí)現(xiàn)COD的去除, 而當(dāng)C/P為10~20時(shí), 系統(tǒng)COD的去除由GAOs和異養(yǎng)菌來(lái)完成.

　　(3) 隨著進(jìn)水C/P的降低, 系統(tǒng)脫氮性能呈現(xiàn)降低后恢復(fù)的趨勢(shì), 表現(xiàn)為SNED率和TN去除率分別由C/P為60時(shí)的62.8%和85.6%降低C/P為20時(shí)的36.4%和74.2%后又提高至C/P為10時(shí)的59.8%和85.9%, 且C/P由20降至10時(shí)系統(tǒng)脫氮性能得以恢復(fù)的原因在于GAOs內(nèi)源反硝化作用的增強(qiáng).

　　(4) 當(dāng)進(jìn)水C/P由60降低至10時(shí), 系統(tǒng)硝化性能呈現(xiàn)先下降后逐漸恢復(fù)的趨勢(shì), 而系統(tǒng)的短程硝化性能先升高后逐漸降低.表現(xiàn)為出水NH4+-N和NO2--N濃度分別由0和6.9mg·L-1升高至5.1mg·L-1和16.2mg·L-1, 而當(dāng)C/P進(jìn)一步降低至10時(shí), 出水NH4+-N和NO2--N濃度逐漸降低為0, NO3--N由0.08mg·L-1升高至14.1 mg·L-1.當(dāng)進(jìn)水C/P為20時(shí)最有利于系統(tǒng)短程硝化的進(jìn)行.(來(lái)源：環(huán)境科學(xué) 作者：甄建園)