水解酸化集成D-A^2O处理校园生活污水研究

设计了总体积为439 L的水解酸化集成D-A2O反应器一体化污水处理装置,并进行了为期9个月的校园生活污水处理小试。结果表明,经水解酸化段后,厌氧池进水端挥发性脂肪酸(VFA)的含量大幅提高;系统最佳水力停留时间(HRT)为6 h;最佳混合液回流比(R)、污泥回流比(r)分别为220%、90%;两系列厌氧/缺氧交替运行时间(DAOT)为1 h。控制系统于最佳工况下运行,其对COD、TN、NH+4-N、TP的平均去除率分别可高达90.60%、86.50%、92.37%、88.34%,系统出水水质较好且稳定达到一级A标准。

D-A^2O反应器处理生活污水的最佳SRT研究

研究了D-A2O反应器处理生活污水的最佳污泥龄(SRT)。结果表明,D-A2O反应器的活性污泥性状指标、微生物活性、系统除污效能均随SRT的增加而呈先升后降的趋势。当SRT为30 d时,活性污泥的MLSS、SV和SVI值最为理想,分别为3 320 mg/L、30%、108.7 m L/g;厌氧池、缺氧池、好氧池内污泥的TTC-脱氢酶活性最高,分别为88.57、86.42、72.45μg TF/(mg MLSS·h);系统除污功效最强,对COD、TN、NH3-N、TP的平均去除率分别达到94.78%(s=1.27%)、84.52%(s=2.08%)、91.88%(s=1.34%)、89.34%(s=1.05%)。因此,确定D-A2O反应器的最佳SRT为30 d。

D-A^2O反应器处理生活污水的最佳DAOT研究

设计了以TTC-脱氢酶活性确定D-A2O反应器最佳两系列交替运行时间(DAOT)的试验研究。6个月的试验结果表明,常温(25±1)℃和低温(10±1)℃条件下,系统内厌氧池、缺氧池、好氧池污泥的综合TTC-脱氢酶活性均在D-A2O反应器的DAOT为60 min时达到最大值,分别为395.93和267.35μg TF/(mg MLSS·h),由此初步确定系统最佳DAOT为60 min。通过验证可知,常温下系统在DAOT=60 min时的除污效果最好,对COD、TN、NH3-N、TP的去除率分别可达93.22%、80.31%、90.67%、87.18%。综合上述结果可确定D-A2O反应器的最佳DAOT为60 min。

D-A^2O反应器处理生活污水的污泥性状及生物相

研究了D-A2O反应器处理污水过程中活性污泥表观性状、微生物活性及后续生态沟渠的生物相等。结果表明,D-A2O反应器内形成了结构稳定的菌胶团,活性污泥外观呈棕黄色,土壤味浓厚,表观性状较为理想;D-A2O反应器内微生物活性较高,其TTC-脱氢酶活性平均可达(83±2)μg TF/(mg MLSS·h);后续生态沟渠中形成了只有水质较好时方可出现的轮虫、纤毛虫、大型水蚤、绿藻等微生物群落,这与D-A2O反应器出水水质处于一级A标准到Ⅴ类地表水水质之间相一致。

D-A^(2)O工艺高效脱氮及有机物降解机理研究

D-A^(2)O是基于A^(2)O工艺设计的双系列厌氧/缺氧交替运行污水处理工艺,具有较为显著的脱氮除磷及有机物去除效果。为了查明D-A^(2)O工艺高效脱氮及有机物降解的原因,采用宏基因组学技术,利用amoA基因及pufM基因对D-A^(2)O、A^(2)O两种工艺活性污泥中脱氮及降解有机物的微生物群落结构进行检测分析。结果表明,在科水平上,两种工艺共检测到含amoA基因的微生物有亚硝化单胞菌、变形菌、假单胞菌、莫拉氏菌等8种,其中亚硝化单胞菌科以及β-变形菌为优势菌种。亚硝化单胞菌在D-A^(2)O好氧池中的比例(3.24%)是A^(2)O(1.48%)的2.2倍;β-变形菌在D-A^(2)O好氧池中的比例(0.21%)是A^(2)O(0.11%)的2倍;而假单胞菌、丛毛单胞菌仅在D-A^(2)O工艺中被发现。可见,D-A^(2)O系统内具有更为丰富的脱氮微生物种类及更高的种群密度。另外,两种工艺中共检测到含pufM基因的微生物为变形菌、慢生根瘤菌、嗜甲基杆菌等8种,其中变形菌及慢生根瘤菌为优势菌种。慢生根瘤菌在D-A^(2)O好氧池中的比例(8.52%)是A^(2)O(5.51%)的1.55倍,且D-A^(2)O工艺中的嗜甲基杆菌、鞘脂单胞菌、醋杆菌、伯克霍尔德氏菌、红环菌、着色菌种群数量均高于A^(2)O工艺中相应工艺单元。此外,通过对α多样性及物种丰度热图进行分析,进一步说明了D-A^(2)O工艺具有更为丰富的微生物物种多样性,具有更高的脱氮及有机物降解能力。