水力负荷及固相碳源对BAF+多级土壤渗滤组合工艺处理污水的影响研究
摘要：碳源的选择及曝气量的控制是影响多级土壤渗滤系统(multi-soil-laying,即MSL)脱氮效果的重要因素.试验采用BAF+MSL两段式新型组合工艺,避免了传统MSL曝气过量抑制反硝化脱氮的风险.考察了不同水力负荷下,BAF+MSL对生活污水的净化效果,并比较研究了以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为反硝化碳源的MSL-1及木屑为碳源的MSL-2的脱氮除磷效果.结果表明,不同水力负荷下,系统对SS平均去除率为94.08%,对COD的去除率均在80%以上,出水COD在20mg·L-1以下.水力负荷对系统BAF段硝化性能影响较小,对MSL反硝化脱氮影响较大.BAF水力负荷为0.5、1及2m3·m-2·d-1时,BAF对NH4+-N的去除率均在90%以上,对TN的平均去除率依次为26.53%、11.09%、5.71%;对应MSL段水力负荷分别为0.25、0.50及1m3·m-2·d-1时,MSL-1对TN平均去除率分别为87.39%、65.09%、45.56%,MSL-2平均去除率依次为61.51%、42.52%、31.32%.MSL-1脱氮性能明显优于MSL-2,而两者除磷效果区别较小.随着水力负荷增大,MSL对TP去除率依次降低,MSL-1对TP平均去除率最高为91.97%.
关键词：多级土壤渗滤，固相碳源，水力负荷，生活污水，生物脱氮
多级土壤渗滤系统(MSL)是由渗滤层(PL)及土壤模块层(SML)以砖块交错结构垒砌而成的具备强化脱氮除磷功能的新型土地处理系统.PL主要由沸石、珍珠岩、沙砾等粒径较大材料组成,可有效克服传统土地处理方式易堵塞的缺陷,SML则由土壤、木炭、铁屑、固相碳源等按一定比例混合而成.其中,固相碳源既可作为生物膜载体又可为反硝化脱氮提供电子供体,因此碳源的选择是影响MSL脱氮效果的重要因素.
固相碳源主要包括传统的农业废弃物以及新型的可生物降解聚合物(BDPs),国内外对MSL碳源的研究主要集中在当地农业废弃物资源上,如锯木屑、稻秆、洋麻与玉米穗等,而有关BDPs在MSL中的应用研究未见报道.本试验首次采用BDPs聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为MSL碳源,比较研究了PBS及木屑分别作为固相碳源对MSL脱氮性能的影响.
影响MSL脱氮效果的另一重要因素是曝气量的控制.Luanmanee等研究表明适量曝气可提高MSL对COD、TN、SRP的去除率,但过量曝气则会降低TN去除率.MSL通常采用间歇曝气来控制曝气量,但曝气周期较难控制.为避免曝气过量抑制反硝化脱氮的风险,本研究首次采用BAF+MSL组合工艺,实现两段式功能分区,依此开展针对生活污水的净化试验研究.考察了不同水力负荷下,基于PBS及木屑为碳源的BAF+MSL组合工艺对生活污水的处理效果,以期为MSL在中国的推广及应用提供理论依据.
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