1.2 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)及接種污泥

　　本實(shí)驗(yàn)采用模擬廢水，由碳源液、 磷液、 氮液、 濃縮液及微量元素配制而成，模擬廢水pH平均值為6.760.無水乙酸鈉為碳源(COD=400mg·L-1)，磷酸二氫鉀(PO3-4-P=8mg·L-1)、 氯化銨(NH4+-N=40mg·L-1)、 濃縮液(1 L)由45 g MgSO4·7H2O、 80 g MgCl2·6H2O、21 g CaCl·2H2O、 10 g酵母浸膏、 61 g蛋白胨組成，微量元素組成參照文獻(xiàn)[19].為滿足微生物生長需要，1 L模擬廢水加入1 mL濃縮液及1 mL微量元素液.

　　實(shí)驗(yàn)所用污泥接種自蘭州市七里河城市污水處理廠4號(hào)曝氣池，該污水廠采用A2/O工藝，污泥具有一定脫氮除磷性能，污泥各項(xiàng)指標(biāo)性能良好.

　　1.3 分析項(xiàng)目及方法

　　所有水樣均采用定性濾紙過濾后測定，水質(zhì)分析項(xiàng)目中PO3-4-P采用鉬銻抗分光光度法測定，NH4+-N采用納氏試劑分光光度法，TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，COD采用COD快速測定儀測定，MLSS(混合液懸浮固體濃度)采用濾紙重量法測定.溫度、 ORP(氧化還原電位)值和DO由德國Multi 3420在線測定儀在線監(jiān)測.

　　2 結(jié)果與討論2.1 不同側(cè)流比條件下EBPR系統(tǒng)COD、 NH4+-N的去除性能

　　圖 2為不同側(cè)流比條件下系統(tǒng)COD、 NH4+-N去除性能.控制DO=1mg·L-1，在提取側(cè)流比為0、 1/4、 1/3、 1/2的4個(gè)階段監(jiān)測日常運(yùn)行時(shí)反應(yīng)器進(jìn)、 出水COD、 NH4+-N濃度及其去除率.圖 2(a)中，反應(yīng)器在Ⅰ階段與Ⅱ階段對(duì)COD的去除率均高于81.9%，出水COD濃度平均值為24.1mg·L-1，COD得以穩(wěn)定去除.但在后兩個(gè)階段，COD出水濃度與去除率有所波動(dòng)，Ⅲ、 Ⅳ階段中，CODzui低去除率均為79.7%，出水COD的殘余量達(dá)到81.3mg·L-1.與文獻(xiàn)給出的側(cè)流除磷對(duì)COD去除效果幾乎無影響不同，分析認(rèn)為，郝曉地等[18]的研究表明，在不斷增大側(cè)流比時(shí)，生物除磷所需zui低COD/P值會(huì)不斷下降(側(cè)流比從0增大至20%時(shí)，所需zui低COD/P值隨之由20降至15)，即側(cè)流比不斷增大時(shí)，整個(gè)生物反應(yīng)過程所需COD不斷減小，本實(shí)驗(yàn)COD/P值并未隨相應(yīng)的COD/P有所降低且始終為50，因此在Ⅲ階段與Ⅳ階段出水有些許COD殘留.

圖 2 不同側(cè)流比條件下系統(tǒng)COD、 NH4+-N去除性能

　　由圖 2(b)中可得，各階段下NH4+-N去除率僅在改變不同側(cè)流比初期略有降低，之后快速回升至*并實(shí)現(xiàn)氨氮的穩(wěn)定去除.反應(yīng)器在整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段(110 d)對(duì)NH4+-N去除率均值為98.1%，出水NH4+-N濃度平均值為0.8mg·L-1，工藝去除NH4+-N性能穩(wěn)定，說明反應(yīng)器中NH4+-N去除不受側(cè)流比影響，類似的研究結(jié)論也有報(bào)道.且此時(shí)反應(yīng)器在低好氧(DO=1mg·L-1)的情況下，證明側(cè)流比磷回收與低DO濃度(DO=1mg·L-1)條件下的EBPR系統(tǒng)結(jié)合運(yùn)行對(duì)去除NH4+-N影響甚微.

　　2.2 不同側(cè)流比條件下EBPR系統(tǒng)的除磷性能

　　圖 3為不同側(cè)流比條件下系統(tǒng)的除磷性能.《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)規(guī)定一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)中總磷(以P計(jì))排放應(yīng)≤0.5mg·L-1.由圖 3可見，反應(yīng)器Ⅰ階段(無側(cè)流比)出水磷的達(dá)標(biāo)率為52.9%，該階段初期系統(tǒng)因剛啟動(dòng)出水有3 d不穩(wěn)定，之后除磷率zui低為82.3%，平均除磷率89.4%; Ⅱ、 Ⅲ階段(側(cè)流比分別為1/4、 1/3)中，平均除磷率分別為98.5%和99.0%，出水磷達(dá)標(biāo)率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于Ⅰ階段，尤其是Ⅲ階段只有初期*天未達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，出水達(dá)標(biāo)率為93.3%，說明側(cè)流比升高至1/3，除磷效果也隨之上升，出水PO43--P濃度逐漸下降; Ⅳ階段中除磷率不斷波動(dòng)，除磷率zui低為65.4%，出水磷的達(dá)標(biāo)率僅為45.5%，在1/2側(cè)流比時(shí)，提取較多厭氧放磷上清液進(jìn)行化學(xué)磷回收，此時(shí)聚磷菌在厭氧釋磷和好氧吸磷的動(dòng)態(tài)平衡被嚴(yán)重破壞，生物性能逐漸惡化，因此在1/2側(cè)流比時(shí)抑制低好氧EBPR系統(tǒng)的除磷性能.說明低好氧EBPR系統(tǒng)在1/4、 1/3側(cè)流比條件下于回收磷的同時(shí)EBPR系統(tǒng)可更加節(jié)能穩(wěn)定運(yùn)行.

圖 3 不同側(cè)流比條件下系統(tǒng)的除磷性能

　　2.3 不同側(cè)流比條件下EBPR系統(tǒng)典型周期磷的變化規(guī)律

　　圖 4為不同側(cè)流比條件下典型周期內(nèi)PO3-4-P、 ORP和DO的濃度變化規(guī)律.從中可知，在DO=1mg·L-1條件下，依次提取側(cè)流比0、 1/4、 1/3、 1/2后厭氧段釋磷量呈遞減趨勢，對(duì)應(yīng)厭氧末期磷濃度分別為32.8、 26.0、 20.1、 18.7mg·L-1.分析原因?yàn)? ①提取側(cè)流比即人為剝奪生物反應(yīng)過程中厭氧釋磷量，隨著不斷的磷剝奪，聚磷菌胞內(nèi)聚磷顆粒含量減少，厭氧釋磷能力逐漸減弱[20]; ②從圖 4中可以看出，厭氧階段反硝化初期，氧化態(tài)的NOx--N被還原成N2，反應(yīng)器中ORP不斷下降，隨后反應(yīng)過程中氧化還原狀態(tài)的變化幅度減小，ORP下降速率變小并逐漸趨于平緩，厭氧段末期ORPzui終分別為-258.9、 -233.7、 -231.4、 -217.8 mV.王曉玲等研究表明，在低ORP情況下，相對(duì)ORP值越高則NO3--N含量越大，即各階段中厭氧段后期NO3--N含量依次升高.隨著厭氧段NO3--N含量升高，反硝化菌與聚磷菌在污水中競爭能力逐漸增強(qiáng)，聚磷菌處于劣勢，導(dǎo)致聚磷菌釋磷量減少.