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屠宰废水含有高浓度的氨氮和有机物,采用一般的化学物理方法比较难去除。但其可生化性好,适合采用生物法进行处理。序批式生物膜法(SBBR)作为生物法之一,具有同步硝化反硝化脱氮的特点,不需外加碳源,节约成本的同时还能获得较高的处理效率。Fe3+比二价阳离子具有更高的絮凝能力,且在生物法中可促进脱氮除磷,但研究相对较少。将铁离子加入到SBBR中,可为屠宰废水的生物脱氮实际应用提供参考,具有一定的应用价值。本试验根据屠宰废水的特点配制模拟屠宰废水进行研究。在2 L SBBR中添加不同浓度的Fe3+离子,探究其对NH4+-N、NO2--N、NO3--N、COD、粒度大小、微生物群落分布及同步硝化反硝化速率的影响。通过傅立叶红外光谱(FTIR)分析探究添加铁离子前后的特征官能团的变化情况,元素分析和X光荧光光谱分析(XRF)的结合来考察活性污泥中的元素种类及含量的变化,扫描电子显微镜及光学显微镜观察菌群的形貌及分布特征。结论如下。(1)通过探究曝气量(0.2、0.4、0.6、0.8 L/min)、曝气时间(10、12、14、16 h)及Fe3+浓度(0、5、10、20、30、40、50 mg/L)对脱氮的影响发现,在曝气量0.6 L/min,曝气时间14 h,Fe3+浓度10 mg/L的条件下,NH4+-N及COD去除率分别为92%和97%,NO3--N和NO2--N的浓度分别为1 mg/L和0 mg/L。Fe3+浓度高于10 mg/L时会产生生物毒性,抑制微生物活性,降低处理效率。(2)从硝态氮和亚硝态氮的含量大小来看,三价铁的加入提高了硝化菌与反硝化菌的活性,增强其与异养细菌的竞争能力,减少了NO3--N和NO2--N的积累,NO2--N含量全程接近0。含Fe3+组使反应器内保留了更多生物量,保证了污染物的较高去除率。Fe3+的存在减少了系统中H+的积累,使得出水pH值保持相对稳定。(3)SEM及镜检观察发现,含Fe3+污泥中微生物相更丰富。含Fe3+体系主要含球形硝化菌,絮体颗粒更细小,减少了低氧水平下氧气的传质阻力。粒径分析表明Fe3+的加入有助于降低颗粒粒径分布的分散趋势,保证了反应器内颗粒污泥的均匀分布。(4)低温条件下,含Fe3+组和不含Fe3+组的ESND分别为87.08%和78.65%,含Fe3+组比不含Fe3+组高8.43%。三价铁的加入提高了系统的抗低温负荷能力,在低温下也能获得较高的同步硝化反硝化速率。高温条件下的差距较小,含Fe3+组和不含Fe3+组的ESND分别为99.94%和97.54%,仅相差2.4%。(5)添加三价铁后的出峰数明显增多,吸收峰强度也显著增大。多糖、蛋白质中的O—H伸缩振动,酰胺Ⅰ带、蛋白质中的C=O伸缩振动,多糖中的C—OH弯曲振动均得到增强。结果表明,蛋白质及多糖类物质的含量得到增加。