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城市污水和高硝酸鹽廢水處理研究：

氮磷過渡排放導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化仍是掛住的水污染熱點(diǎn)問題，而對(duì)于傳統(tǒng)城市污水處理廠來說，污水的深度脫氮除磷和同步達(dá)標(biāo)排放仍是需要攻克的難點(diǎn)問題，傳統(tǒng)脫氮除磷工藝存在脫氮與除磷對(duì)有限碳源的競(jìng)爭(zhēng)，硝化反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)厭氧釋磷的抑制，剩余污泥產(chǎn)量高等問題，使得脫氮除磷效果大大降低，在不過多投加外碳源，不增加污泥產(chǎn)量的前提下，實(shí)現(xiàn)低C/N城市污水高效脫氮除磷是值得研究的熱點(diǎn)問題.反硝化除磷工藝是一種高效低能耗的生物脫氮除磷技術(shù), 其可利用反硝化聚磷菌(DPAOs)在厭氧條件下釋磷的同時(shí)攝取可溶性有機(jī)碳源合成胞內(nèi)聚β-羥基丁酸(PHB)儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi), 在缺氧條件下利用PHB為碳源并以NO3--N為電子受體進(jìn)行反硝化除磷的特性, “一碳兩用”, 可以達(dá)到有效節(jié)省碳源和曝氣能耗、減少剩余污泥產(chǎn)量的目的。

ANAMMOX工藝可在厭氧條件下, 通過厭氧氨氧化菌(AnAOB)的作用將亞硝酸鹽(NO2--N)為電子受體和氨氮(NH4+-N)直接轉(zhuǎn)化為N2[式(1)], 是一種較為經(jīng)濟(jì)且可長(zhǎng)期穩(wěn)定高效脫氮工藝, 具備能耗低、污泥產(chǎn)量低, 脫氮率高等優(yōu)點(diǎn).然而, 當(dāng)前ANAMMOX工藝用于處理城市污水時(shí), 其性能極易受反應(yīng)基質(zhì)NO2--N的不穩(wěn)定供給和有機(jī)物濃度過高等因素的影響。

近年來, 短程反硝化工藝(PD)頗受關(guān)注.在外碳源驅(qū)動(dòng)的PD工藝中, 異養(yǎng)反硝化菌(DOHOs)可利用污水中的COD將NO3--N轉(zhuǎn)化為NO2--N, 為ANAMMOX工藝獲得NO2--N提供了新途徑.現(xiàn)有研究報(bào)道, 采用PD工藝處理廢水時(shí), NTR可高達(dá)90%.但該工藝仍存在出水COD濃度高或NO3--N去除不*等問題, 容易對(duì)ANAMMOX過程的穩(wěn)定進(jìn)行產(chǎn)生不利影響.另一方面, 以內(nèi)碳源驅(qū)動(dòng)的PD過程, 即內(nèi)源短程反硝化(EPD), 可有效解決外源PD過程出水有機(jī)物濃度偏高的問題.此外, EPD過程內(nèi)碳源降解速率較慢, 通過合理調(diào)控反應(yīng)時(shí)間可較容易地實(shí)現(xiàn)短程反硝化停留在NO2--N階段.但目前, 有關(guān)PD工藝與DPR工藝耦合用于同時(shí)處理城市污水和含硝酸鹽廢水, 并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定亞硝積累和高效磷去除的研究還鮮見報(bào)道.在該P(yáng)D-DPR耦合工藝中, 外源和內(nèi)源短程反硝化及反硝化除磷過程在NO3--N去除、NO2--N積累和PO43--P去除中的貢獻(xiàn), 以及工藝的優(yōu)化運(yùn)行特性還有待研究.并且, 該耦合工藝與ANAMMOX組合用于處理城市污水和含硝酸鹽廢水的可行性也需進(jìn)一步探索。

本研究采用厭氧-缺氧-微曝氣運(yùn)行的序批式活性污泥反應(yīng)器(SBR), 以模擬城市污水和高硝酸鹽廢水為處理對(duì)象, 通過聯(lián)合調(diào)控進(jìn)水C/N比、厭氧排水比和缺氧時(shí)間, 考察了PD-DPR耦合系統(tǒng)的啟動(dòng)和優(yōu)化運(yùn)行特性, 并探索了PD-DPR過程N(yùn)O2--N積累和PO43--P去除機(jī)制, 以期為PD-DPR耦合ANAMMOX實(shí)現(xiàn)城市污水和高硝酸鹽廢水的深度脫氮除磷提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐和理論支持。