生物膜浮床强化湿地去除工业尾水中氮素的研究.docx

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1、生物膜浮床强化湿地去除工业尾水中氮素的研究污水处理厂尾水指经过污水处理厂各工艺流程处理后达到《城镇污水处理厂排放标准》排放,但未达到《地表水环境质量标准》的要求且存在一定环境风险的出水,其中总氮(TN)的去除问题较为突出。生态浮床技术因为占地面积少、运行管理成本低、修复效果好和生态环境友好等优势被广泛应用于强化湖沼、湖泊、河流、水库、湿地等水体的修复。传统的生态浮床仅利用植物修复技术,在强化湿地处理盐含量较高的工业污水处理厂尾水时植物生长困难,而且冬季运行效果较差。生物膜浮床利用填料表面易形成生物膜的特性在浮床下

2、悬挂生物接触填料能够提高生态浮床的处理效率。水体中氮素在微生物作用下通过硝化、反硝化等途径可实现高效去除。因此研究生物膜浮床强化湿地对工业尾水中氮素的深度去除具有重要意义。为了优化生物膜浮床反应器的工业尾水脱氮性能,选取挂膜成熟的生物绳填料、合成纤维填料及弹性立体填料,然后对比三种填料在相同填充率以及生物绳在不同填充率下对工业尾水的脱氮效果。实验结果表明:稻草作为碳源的静态实验中,填充率为2%的生物绳填料因其有利于营养物质的传质且结构中心有利于厌氧微生物的生长,其脱氮效果强于填充率为5%的生物绳填料和弹性填料。无

3、孔隙率的合成纤维填料因具有独特的合成纤维层,也表现出了较好的脱氮效果,同时因为其质量轻、机械强度高和廉价等特点,合成纤维填料在工程应用上具有广阔的应用前景。通过模拟尾水湿地稳定塘静态和动态实验,对比了不同稻草添加量(无添加、0.18g/L和0.54g/L)强化生物膜浮床脱除工业尾水中TN的效果,并探究了稻草生物膜浮床的失效问题。静态实验结果表明:随着稻草量的增加,TN去除率分别为18%、40%和93%。这主要是由于稻草通过缓慢释放碳源为生物膜中异养反硝化细菌提供可利用的有机物。动态实验结果显示,水力停留时间(HR

4、T)为4d时,CK、T1和T2的平均TN去除率分别为10%、22%和49%,且三种情况下的进出水COD浓度无显著差异。尾水中添加稻草会引起溶解氧显著下降,主要是由于稻草释放的有机碳源被异养微生物利用,消耗了水中的溶解氧,为反硝化过程提供了有利的厌氧环境。另外,稻草生物膜浮床的失效是因为稻草秸秆中的易生物降解的半纤维素物质不断被其表面的微生物所降解形成富里酸和色氨酸等小分子有机酸供填料表面生物膜利用直至半纤维素物质被消耗殆尽。为探究曝气量和生物填料对氨氮污染尾水的强化修复作用的影响,本研究配置氨氮污染尾水,并设置三

5、个实验组,其中两组曝气量分别为6L/min、3L/min,生物绳填料体积填充率均为2%,另外一组不设填料且曝气量为3L/min。对比三个实验组对氨氮的去除效果,结合TN、NO3--N、COD、DO的变化规律分析,结果表明:生物填料的投加明显提高了系统内的生物量,强化了尾水的生物自净效果;曝气可显著提高异养好氧微生物对难以利用有机物的利用效率。对曝气生物膜浮床系统中生物绳填料生物膜中可培养有氧反硝化细菌的筛选得到40株、分属于8个属、聚类为11个OTUs的具有好氧反硝化特性的微生物。群落多样性研究表明,生物膜中这些

6、菌株具有有氧反硝化能力,其中Pseudomonassp.是相对丰度最高的菌属,Rheinheimerasp.是相对丰度次高的菌属。