【摘 要】
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活性污泥法有良好的脱氮除磷效果,然而其二级出水中含有的溶解性微生物产物(Solublemicrobialproducts,SMP)含量过高时会降低出水水质,加重后续处理工艺负荷以及消毒副产物生成风险。其中,活性污泥法过程中的污泥龄(Sludge Retention Time,SRT)、水力停留时间(Hydraulic Retention Time,HRT)、温度(Temperature,T)是影响
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活性污泥法有良好的脱氮除磷效果,然而其二级出水中含有的溶解性微生物产物(Solublemicrobialproducts,SMP)含量过高时会降低出水水质,加重后续处理工艺负荷以及消毒副产物生成风险。其中,活性污泥法过程中的污泥龄(Sludge Retention Time,SRT)、水力停留时间(Hydraulic Retention Time,HRT)、温度(Temperature,T)是影响出水中SMP的关键因素。基于此,本研究以SBR工艺为平台,系统探究SRT、HRT、T三种关键参数对SBR系统在60天连续运行期间的SMP释放规律(包括组分和浓度),对照组中三种运行参数的取值分别为:SRT=10d,HRT=12h,T=25℃,并通过电絮凝技术对不同工况下SBR的二级出水进行处理,探究二级出水的优化处理方法。主要研究结果如下:(1)污泥龄(SRT)和水力停留时间(HRT)对水处理效果及SMP释放的影响:与对照组相比,SRT变化时,溶解性有机碳(DOC)去除率及脱氮除磷效率无显著影响;SRT减少至5 d时SMP总量显著增加;与对照组相比,随着HRT降低(8 h),DOC增加至9.8±0.4mg/L,系统除磷效率由87%下降至75%。同时,SMP总量增加,其中蛋白质和多糖分别增长至对照组的2.3和1.6倍。(2)随着温度(T)的降低,活性污泥对污染物的降解能力受到不同程度的影响:相比于对照组,系统脱氮效率在低温(T-5℃)和中低温(T15℃)条件下分别由98%降至45%和71%,除磷效率在T-5℃由87%降至67.5%,T-15℃时除磷效率反而增加,且>90%。同时,T-5℃的SMP总量增至对照组的1.5倍,其中蛋白质含量升高至5.3±0.48 mg/L,为对照组的3.5倍,多糖含量略有增加(1.1倍)。另外还发现,EPS各组分含量均明显降低,蛋白质、腐殖质和多糖分别为对照组的0.81、0.72和0.65倍;T-15℃时SMP中蛋白质和腐殖质含量降低,分别为对照组的0.72和0.68倍,而多糖含量以及EPS各组分无显著变化。(3)通过对不同运行条件下微生物的活性、多样性及群落结构分析发现:微生物受SRT变化的影响不显著,而随着T和HRT的降低,活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量相比于对照组显著增加,SOD(Superoxidedismutase,SOD)则受到抑制,导致SMP大量释放;随着温度的降低,拟杆菌门(Bacteroidota)及黄杆菌属(Flavobacterium)的种群丰度降低,导致出水中有机碳含量增加,SMP中蛋白质和多糖的组分较对照组也有所增加。也就是说,当环境变化造成的影响尚在微生物自我调节范围内时,活性污泥释放SMP较稳定(如:SRT-5/15d、HRT-16h),但是超过微生物的承受范围(如:HRT-8h、T-5/15℃),其自我调节体系可能失效,微生物大量释放SMP。(4)通过电絮凝技术处理二级出水,分析处理前后出水水质及SMP组成,结果发现:采用双铝电极,在极板间距为10 mm的条件下分别改变电流密度、搅拌速率和电解时间,以出水DOC、蛋白质、腐殖质和多糖的去除率作为指标获得最佳的参数条件:电流密度为6mA/cm2,搅拌速率为100rpm,电解时间为10min;采用双铝电极及最优参数的条件下处理二级出水,电絮凝作用下脱氮效果不显著,但能够有效降低磷和有机碳含量,其DOC和磷的去除率分别达到62%和90%;电絮凝能够有效降低出水中SMP含量,蛋白质、腐殖质和多糖的去除率最高能够达到91%、78%和42%。在满足氮排放二级标准(GB/T 18918-2002)的前提下,采用电絮凝技术能够优化出水水质,同时能够有效降低出水中SMP。
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