前置A2NSBR系統(tǒng)硝化和反硝化除磷的特性

趙偉華,李健偉,王梅香,黃 宇, 馮 巖,李夕耀,彭永臻*

前置A2NSBR系統(tǒng)硝化和反硝化除磷的特性

趙偉華1,2,李健偉1,王梅香1,黃 宇1, 馮 巖1,李夕耀1,彭永臻1*

(1.北京工業(yè)大學(xué),國家工程實(shí)驗(yàn)室,北京市污水脫氮除磷處理與過程控制工程技術(shù)研究中心,北京 100124；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué),海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 威海 264209)

以處理實(shí)際低C/N生活污水的前置A2NSBR系統(tǒng)為研究對(duì)象,考察系統(tǒng)內(nèi)生物膜的硝化特性和活性污泥的反硝化除磷特性.試驗(yàn)研究了有機(jī)物和NO2--N濃度對(duì)生物膜硝化性能的影響,以及不同電子受體濃度對(duì)反硝化吸磷速率的影響.結(jié)果測(cè)得硝化速率為11.3mgNH4+-N/(L·h),在填充率40%的條件下容積負(fù)荷為0.27kgNH4+-N/(m3·d),有機(jī)物的存在會(huì)對(duì)硝化有抑制,但是系統(tǒng)表現(xiàn)出了良好的抗有機(jī)負(fù)荷沖擊能力,硝化速率為9.72mg NH4+-N/(L·h). NO2--N處理對(duì)AOB活性幾乎無影響,對(duì)NOB活性抑制作用明顯,當(dāng)NO2--N濃度為400mg/L時(shí),NOB活性僅為1.63%,幾乎接近完全被抑制.根據(jù)本次不同電子受體條件下除磷批次試驗(yàn)的結(jié)果,好氧吸磷速率為17.62mg P/(g VSS·h),以NO3--N為電子受體的缺氧吸磷速率是12.94mg P/(g VSS·h),從而可知缺氧聚磷菌占總聚磷菌的比例大約是73.4%,其中在NO2--N濃度為30mg/L出現(xiàn)吸磷抑制,當(dāng)NO2--N和NO3--N共存時(shí),NO2--N在初始濃度為15mg/L便出現(xiàn)吸磷抑制.

低碳氮比；前置A2NSBR工藝；硝化；反硝化除磷；NO2--N抑制

污水廠的脫氮除磷功能已經(jīng)成為阻止水體富營養(yǎng)化的有效措施,但是實(shí)際生活污水碳源缺乏,C/N比較低,脫氮和除磷存在碳源的競(jìng)爭[1-2].反硝化除磷能夠“一碳兩用”充分利用原水碳源,節(jié)省曝氣能耗和降低污泥產(chǎn)量,據(jù)此本文提出了雙污泥反硝化除磷前置A2NSBR工藝[3-4],硝化和反硝化除磷反應(yīng)分別發(fā)生在N-SBR和A2SBR反應(yīng)器中,相應(yīng)的硝化菌在N-SBR系統(tǒng)中得到富集,反硝化除磷菌在A2SBR富集,與常規(guī)的單污泥系統(tǒng)不同,雙污泥系統(tǒng)功能菌種富集程度更高[5],因而其污泥活性和生物膜更值得研究.

在前置A2NSBR工藝中,COD主要在A2SBR反應(yīng)器中被消耗,進(jìn)入N-SBR幾乎沒有可利用的有機(jī)物,有機(jī)物對(duì)硝化性能的影響很小,這使得N-SBR反應(yīng)器更有利于硝化和富集硝化菌.關(guān)于有機(jī)物對(duì)硝化性能影響研究發(fā)現(xiàn)C/N比與生物膜填料上的硝化菌比例成負(fù)相關(guān)關(guān)系, AOB和NOB的比例隨著C/N的增加而逐步下降[6]; 通過DGGE技術(shù)研究同樣證實(shí)C/N比與硝化菌富集程度呈負(fù)相關(guān),隨C/N比從低到高,優(yōu)勢(shì)菌種從硝化細(xì)菌變?yōu)榉聪趸?且發(fā)生反應(yīng)從硝化到同步硝化反硝化[7].

電子受體NO3--N和NO2--N濃度對(duì)反硝化除磷有重要影響,研究發(fā)現(xiàn)反硝化吸磷速率與缺氧段硝態(tài)氮濃度呈正比,并且當(dāng)硝態(tài)氮耗盡后,系統(tǒng)由缺氧吸磷轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鮾?nèi)碳源放磷[8], NO2--N濃度大于20mg/L時(shí)吸磷出現(xiàn)抑制,這可能與反硝化吸磷相關(guān)的酶活性被抑制有關(guān),或者反硝化中間產(chǎn)物抑制缺氧吸磷性能[9].

生物膜的短程硝化至今是國內(nèi)外的難題,由于生物膜的附著生長特性,很難像絮體污泥那樣通過排泥結(jié)合實(shí)時(shí)控制快速實(shí)現(xiàn)短程硝化,本研究擬采用NO2-抑菌效應(yīng)[10],并探索結(jié)合過程控制和環(huán)境條件實(shí)現(xiàn)AOB的富集和NOB的淘洗,通過種群優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)生物膜系統(tǒng)的短程硝化.通過研究NO2--N濃度對(duì)AOB和NOB活性抑制,以及NO2--N濃度對(duì)反硝化除磷影響的作用,以期最終實(shí)現(xiàn)短程反硝化除磷,進(jìn)一步節(jié)省能耗和碳源.

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)?zāi)阜磻?yīng)器為前置A2NSBR系統(tǒng)[4],由一個(gè)活性污泥除磷SBR單元和一個(gè)填料生物膜硝化SBR單元構(gòu)成,批次試驗(yàn)根據(jù)具體方案從母反應(yīng)器取活性污泥或者填料.

1.2 硝化性能批次試驗(yàn)方案

1.2.1 硝化速率試驗(yàn) 取2L SBR反應(yīng)器按照容積填充率40%加入800mL填料(? 25mm′10mm,取自母反應(yīng)器),試驗(yàn)采用配水,投加氯化銨使得初始NH4+-N濃度約30mg/L,20℃,間隔30min取樣.

1.2.2 有機(jī)物存在對(duì)生物膜硝化性能影響試驗(yàn) 在2L SBR反應(yīng)器(填料類型? 25mm′10mm,取自母反應(yīng)器,填充率40%)投加乙酸鈉和氯化銨,使得初始COD和NH4+-N濃度分別為100和35mg/L,保持溫度為20℃,溶解氧(DO) 濃度為(4±0.5) mg/L,間隔30min取樣測(cè)COD、NH4+-N、NO2--N、NO3--N濃度.

1.2.3 NO2--N濃度抑制對(duì)生物膜上硝化菌(AOB和NOB)活性的影響試驗(yàn) 取4個(gè)500mL SBR反應(yīng)器,裝入200mL填料(填充率40%,? 10mm′8mm,取自硝化母反應(yīng)器),依次投加亞硝酸鈉,使得初始NO2--N濃度分別為0mg/L(1#),100mg/L(2#),200mg/ L(3#),400mg/L(4#) 浸泡處理8h,溫度為25℃,pH值為7.0. 8h浸泡結(jié)束后用蒸餾水洗3遍,在每個(gè)SBR反應(yīng)器中投加氯化銨和亞硝酸鈉,使得初始NH4+-N和NO2--N濃度為20和10mg/L,控制DO為4mg/L左右,進(jìn)行硝化反應(yīng),間隔15min取樣記錄NH4+-N、NO2--N和NO3--N濃度并作圖.

1.3 反硝化吸磷性能批次試驗(yàn)方案

1.3.1 好氧吸磷速率和反硝化吸磷速率試驗(yàn) 參考Wachtmeister[11]提出的方法,污泥取自A2SBR反應(yīng)器的好氧段,共1L懸浮污泥,先離心然后用去離子水清洗2遍,定容到1L的錐形瓶中,通過投加無水乙酸鈉使COD初始濃度為100mg/L,厭氧攪拌2h;反應(yīng)結(jié)束后,離心分離,再用去離子水將反應(yīng)活性污泥清洗2遍,去除剩余COD和磷酸鹽等物質(zhì),添加磷酸氫二鉀使得初始磷濃度為40mg/L,然后定容至1L后均分為2份,1份好氧曝氣,使DO濃度維持在2mg/L左右,另一份加入NaNO3,使初始NO3--N濃度均為30mg/L,缺氧攪拌,反應(yīng)時(shí)間2h,試驗(yàn)測(cè)得的缺氧最大吸磷速率/好氧最大吸磷速率比值即DPAOs占PAOs的比例.

1.3.2 不同NO2--N濃度對(duì)反硝化吸磷速率影響試驗(yàn) 研究不同NO2--N濃度(10, 20, 25, 30mg/L)對(duì)反硝化吸磷的影響,從A2SBR反應(yīng)器內(nèi)取好氧末階段的活性污泥,用去離子水洗后加入乙酸鈉使得初始COD濃度約為100mg/L,厭氧攪拌2h,2h后用去離子水清洗,然后加入磷酸氫二鉀使得初始磷酸鹽濃度為30mg/L左右,然后投加亞硝酸鈉使得NO2--N初始濃度分別為10, 20, 25, 30mg/L,控制溫度為20℃, pH值為7.0,間隔取樣觀測(cè)吸磷情況.

1.3.3 NO3--N/NO2--N共存對(duì)反硝化吸磷速率影響試驗(yàn) 為研究NO3--N/NO2--N共存對(duì)吸磷的影響,取NO2--N濃度為10和15mg/L, NO3--N濃度為10mg/L,研究NO3--N/NO2--N共存時(shí)的吸磷性能,其他試驗(yàn)步驟參考上文步驟1.3.2.

1.3 分析方法

COD采用5B-1快速測(cè)定法(Lanzhou Environmental Technology Co. Ltd.), PO43--P, NH4+- N,NO2--N,NO3--N由Lachat Quikchem8500型流動(dòng)注射儀測(cè)定(Lachat Instrument, Milwaukee, wiscosin); TN通過TN/TOC分析儀(MultiN/C3100, Analytik Jena,AG)測(cè)定;采用WTW,Multi 340i pH/ DO儀測(cè)定pH值和DO.

2 結(jié)果與討論

2.1 系統(tǒng)硝化性能和有機(jī)物存在對(duì)硝化的影響

根據(jù)圖1,測(cè)得硝化速率為11.3mgNH4+-N/(L·h),在填充率40%的條件下容積負(fù)荷為0.27kgNH4+-N/ (m3·d).較高的硝化速率和硝化負(fù)荷表明N-SBR生物膜富集了大量硝化菌,為前置A2NSBR工藝反硝化除磷提供了充足的電子受體.

圖1 硝化速率測(cè)定試驗(yàn)

如圖2所示,當(dāng)有機(jī)物存在時(shí),有機(jī)物優(yōu)先利用DO被消耗掉,但在開始的0.5h內(nèi),存在微弱的硝化,NH4+-N濃度降低了1.09mg/L,0.5~1h之間NH4+-N濃度降低了4.01mg/L,這說明好氧去除有機(jī)物和硝化是同時(shí)發(fā)生的,但明顯好氧異養(yǎng)菌競(jìng)爭DO的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硝化菌.1h之后,可降解COD基本降解完畢,此時(shí)硝化開始快速發(fā)生,計(jì)算可得出平均硝化速率為9.72mg NH4+-N/(L·h).

這說明在硝化生物膜系統(tǒng)中,有機(jī)物和硝化相比,仍然具有競(jìng)爭DO方面的優(yōu)勢(shì),有機(jī)物的存在存在會(huì)對(duì)硝化有抑制[12-13],但是系統(tǒng)表現(xiàn)出了良好的抗有機(jī)負(fù)荷沖擊能力,1h之后仍然保持較高的硝化速率,同時(shí)可以看到,在這個(gè)過程中TN去除率為29.5%,TN損失10.89mg/L,這是因?yàn)橛袡C(jī)物的存在,系統(tǒng)發(fā)生了好氧同步硝化反硝化現(xiàn)象,按照去除1gN需要2.86g C計(jì)算,被用于反硝化的COD占總COD去除的35.5%,這說明在有機(jī)物存在的情況下,可能由于生物膜表面氧濃度梯度的差異提供了微觀缺氧環(huán)境,生物膜系統(tǒng)會(huì)表現(xiàn)出良好的同步硝化反硝化脫氮能力.

圖2 有機(jī)物對(duì)硝化速率的影響

2.2 NO2--N抑制作用

圖3(a)中,NO2--N投加濃度為0mg/L(1#,FNA為0mgHNO2-N/L),作為空白對(duì)照,用NH4+-N的降解速率(對(duì)應(yīng)曲線斜率)代表AOB的活性,用NO3--N的生成速率(對(duì)應(yīng)曲線斜率)代表NOB的活性,并將本空白對(duì)照試驗(yàn)AOB和NOB的活性作為1(即100%).在90min內(nèi),NH4+-N濃度從22.52mg/L降解到9.74mg/L,NO2--N濃度從12.64mg/L降解到2.7mg/L, NO3--N濃度從1.38mg/L上升到23.62mg/L.

如圖3(b)所示,經(jīng)過100mg/L濃度的NO2--N處理后(FNA為0.022mgHNO2-N/L),2#反應(yīng)器生物膜中AOB活性幾乎未受到影響,而NOB活性受到抑制.90min內(nèi),NH4+-N濃度從22.36mg/L降解到7.88mg/L,NO2--N濃度從14.32mg/L上升到到23.9mg/L,NO3--N濃度從0.0mg/L上升到2.06mg/ L.2#NOB活性為10.61%.

經(jīng)過200mg/L濃度的NO2--N處理后(FNA為0.045mgHNO2-N/L),3#反應(yīng)器生物膜中硝化菌活性如圖3(c) 所示,90min內(nèi),NH4+-N濃度從22.8mg/L降到10.68mg/L,NO2--N濃度從13.6mg/L上升到23.58mg/L,NO3--N濃度從0.0上升到0.78mg/L.與1#相比,3#AOB幾乎未受到影響,而NOB受到抑制,NOB活性僅為4.08%.

如圖3(d)所示,經(jīng)過400mg/L濃度的NO2--N處理后(FNA為0.090mgHNO2-N/L),4#反應(yīng)器生物膜中硝化菌活性AOB幾乎未受到影響,而NOB受到抑制,90min內(nèi),NH4+-N濃度從23.24mg/L降到9.78mg/L,NO2--N濃度從15.12mg/L上升到25.52mg/L,NO3--N濃度從0.0上升到0.6mg/L.與1#相比,4#NOB活性基本被完全抑制,活性僅為1.63%.

圖3 亞硝酸鹽處理對(duì)硝化菌活性的影響

由此可見NO2--N處理對(duì)AOB活性幾乎無影響,但是對(duì)NOB活性具有明顯抑制作用,因此可嘗試用NO2--N處理生物膜,需同時(shí)配合其他措施,如實(shí)時(shí)過程控制[14]及溫度[15]等環(huán)境條件實(shí)現(xiàn)并維持生物膜的短程硝化,為短程硝化提供新的方法途徑.

2.3 不同電子受體條件下的吸磷速率

根據(jù)本次除磷批次試驗(yàn)結(jié)果,好氧吸磷速率為17.62mg P/(g VSS·h),以NO3--N為電子受體的缺氧吸磷速率為12.94mg P/(g VSS·h),按照反硝化聚磷菌比例計(jì)算方法[3],缺氧聚磷菌占總聚磷菌的比例大約為73.4%,這說明經(jīng)過長期厭氧/缺氧條件的馴化,反硝化聚磷菌得到了高度富集,成為優(yōu)勢(shì)聚磷菌.

2.4 NO2--N濃度對(duì)反硝化除磷的影響

短程反硝化除磷能夠進(jìn)一步節(jié)省碳源和能耗.但NO2--N作為反硝化除磷的電子受體一直存在其抑制濃度方面的研究分歧[16-18],NO2--N對(duì)吸磷的抑制濃度會(huì)因環(huán)境條件和污泥本身種群結(jié)構(gòu)等而不同.本次試驗(yàn)中,由圖4可以看出,在NO2--N初始濃度分別為10, 20, 25mg/L時(shí),吸磷速率較快,前30min的吸磷速率分別是25.06, 31.48, 35.91mg/(L·h),在NO2--N濃度為30mg/L出現(xiàn)吸磷抑制,不僅無吸磷發(fā)生反而出現(xiàn)內(nèi)源釋磷,因此在本試驗(yàn)條件下, NO2--N濃度不高于25mg/L可以保證吸磷.

在NO2--N濃度為30mg/L時(shí),雖然吸磷受到抑制,但同時(shí)觀測(cè)到NO2--N濃度有輕微的降低,這可能是因?yàn)槿毖醐h(huán)境下,存在聚糖菌引起的內(nèi)源反硝化導(dǎo)致[19].

圖4 NO2--N濃度對(duì)反硝化吸磷性能的影響

2.4 NO3--N/NO2--N共存對(duì)反硝化吸磷的影響

短程反硝化除磷能夠進(jìn)一步節(jié)省碳源和能耗.但NO2--N作為反硝化除磷的電子受體一直存在其抑制濃度方面的研究分歧[16-18],NO2--N對(duì)吸磷的抑制濃度會(huì)因環(huán)境條件和污泥本身種群結(jié)構(gòu)等而不同.本次試驗(yàn)中,由圖4可以看出,在NO2--N初始濃度分別為10, 20, 25mg/L時(shí),吸磷速率較快,前30min的吸磷速率分別是25.06, 31.48, 35.91mg/(L·h),在NO2--N濃度為30mg/L出現(xiàn)吸磷抑制,不僅無吸磷發(fā)生反而出現(xiàn)內(nèi)源釋磷,因此在本試驗(yàn)條件下, NO2--N濃度不高于25mg/ L可以保證吸磷.

圖5 NO3--N/NO2--N共存對(duì)反硝化吸磷性能的影響

在NO2--N濃度為30mg/L時(shí),雖然吸磷受到抑制,但同時(shí)觀測(cè)到NO2--N濃度有輕微的降低,這可能是因?yàn)槿毖醐h(huán)境下,存在聚糖菌引起的內(nèi)源反硝化導(dǎo)致[19].

反硝化除磷通常出現(xiàn)NO2--N和NO3--N共存的情況,因此研究NO2--N和NO3--N共存對(duì)反硝化除磷的影響非常重要[20].由圖5(a)可以看出,當(dāng)有NO2--N和NO3--N共存時(shí),NO2--N在初始濃度為15mg/L便出現(xiàn)吸磷抑制(實(shí)測(cè)濃度為16.36mg/L),并且伴隨著內(nèi)源釋磷.由圖5(b)可以看到, NO2--N在10mg/L時(shí)吸磷正常發(fā)生(實(shí)測(cè)濃度為12.12mg/L),在0~30min內(nèi)伴隨著NO3--N反硝化產(chǎn)生的NO2--N積累發(fā)生.

3 結(jié)論

3.1 初始NH4+-N濃度為30mg/L,填料填充率為40%, 20℃條件下,測(cè)得N-SBR填料生物膜硝化速率為11.3mgNH4+-N/(L·h),容積負(fù)荷為0.27kg NH4+-N/(m3·d).

3.2 NO2--N處理對(duì)生物膜上的AOB活性幾乎無影響,而NOB活性受到抑制,因此可以嘗試采用NO2--N處理生物膜,同時(shí)采用實(shí)時(shí)過程控制、溫度控制等環(huán)境條件實(shí)現(xiàn)并維持生物膜的短程硝化.

3.3 根據(jù)除磷批次試驗(yàn)的結(jié)果,好氧吸磷速率是17.62mg P/(g VSS·h),以NO3--N為電子受體的缺氧吸磷速率是12.94mg P/(g VSS·h),缺氧聚磷菌占總聚磷菌的比例約為73.4%,反硝化聚磷菌富集程度較高.

3.4 NO2--N對(duì)吸磷的抑制濃度會(huì)因環(huán)境條件和污泥本身種群結(jié)構(gòu)等而不同,在本試驗(yàn)條件下,NO2--N濃度為30mg/L時(shí),吸磷受到抑制.當(dāng)有NO2--N和NO3--N共存時(shí),NO2--N在初始濃度為15mg/L便出現(xiàn)吸磷抑制.

[1] Ma Y, Peng Y Z, Wang X L. Improving nutrient removal of the AAO process by an influent bypass flow by denitrifying phosphorus removal [J]. Desalination, 2009,246:534-544.

[2] Ahn J, Daidou T, Tsuneda S, et al. Characterization of denitrifying phosphate-accumulating organisms cultivated under different electron acceptor conditions using polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis assay [J]. Water Research., 2002,36(2):403-412.

[3] Zhao W H, Zhang Y, Lv D M, et al. Advanced nitrogen and phosphorus removal in the pre-denitrification anaerobic/anoxic/ aerobic nitrification sequence batch reactor (pre-A2NSBR) treating low carbon/nitrogen (C/N) wastewater [J]. Chemical Engineering Journal, 2016,302:296-304.

[4] 趙偉華,王梅香,呂冬梅,等.前置A_2NSBR工藝系統(tǒng)的啟動(dòng)特性研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2016,36(9):2689-2695. Zhao W H, Wang M X, Lv D M, et al. Start-up characteristics of the pre-A2NSBR Process [J]. China Environmental Science, 2016,36(9): 2689-2695.

[5] Zhao WH, Wang MX, Li JW, et al. Optimization of denitrifying phosphorus removal in a pre-denitrification anaerobic/anoxic/post- aeration + nitrification sequence batch reactor (pre-A2NSBR) system: Nitrate recycling, carbon/nitrogen ratio and carbon source type [J]. Frontiers of environmental science & engineering, 2018,12(5).

[6] 王榮昌,文湘華,錢 易.懸浮載體生物膜內(nèi)硝化菌群空間分布規(guī)律 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2006,27(11):2358-2362. Wang R C, Wen X H, Qian Y, et al. Spatial Distribution of nitrifying bacteria communities in suspended carrier biofilm [J]. Environmental science, 2006,27(11):2358-2362.

[7] 劉 強(qiáng),李大平,胡 杰,等.不同有機(jī)碳與無機(jī)氨氮比(C/N)下自養(yǎng)硝化生物膜上微生物菌群的變化 [J]. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008,45(3):663-668. Liu Q, Li DP , Hu J, et al. he community structure changes of autotrophic nitrifying biofilms analyzed different C/N [J]. Journal of Sichuan University (Natural Science Edition), 2008,45(3):663-668.

[8] 王亞宜,彭永臻,王淑瑩,等.碳源和硝態(tài)氮濃度對(duì)反硝化聚磷的影響及ORP的變化規(guī)律 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2004,25(4):54-58. Wang Y Y, Peng Y Z, Wang S Y, et al. Effect of carbon source and nitrate concentration on denitrifying dephosphorus removal and variation of ORP [J]. Environmental science, 2004,25(4):54-58.

[9] 裴 寧,趙俊山,王成彥,等.亞硝酸鹽對(duì)反硝化除磷菌抑制機(jī)理研究 [J]. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2009,25(4):415-418.Pei N, Zhao J S, Wang C Y, et al. Inhibition mechanisms of nitrite on denitrifying phosphorus accmulating organisms [J]. Journal of Harbin University of Commerce (Natural Sciences Edition), 2009,25(4):415-418.

[10] 馬 斌,委 燕,王淑瑩,等.基于FNA處理污泥實(shí)現(xiàn)城市污水部分短程硝化 [J]. 化工學(xué)報(bào), 2015,66(12):5054-5059. Ma B, Wei Y, Wang S Y, et al. Achieving partial nitritation in sewage treatment system based on treating activated sludge by FNA [J]. CIESC Journal, 2015,66(12):5054-5059.

[11] Wathtmeister A, Kuba T, Loosdrecht M C M V, et al. A sludge characterization assay for aerobic and denitrifying phosphorus removing sludge [J]. Water Res., 1997,31(3):471–478.

[12] Ryu H D, Kim J S, Kang M K, et al. Enhanced nitrification at short hydraulic retention time using a 3-stage biological aerated filter system incorporating an organic polishing reactor [J]. Separation & Purification Technology, 2014,136(136):199-206.

[13] Zhang H M, Xiao J N, Cheng Y J, et al. Comparison between a sequencing batch membrane bioreactor and a conventional membrane bioreactor [J]. Process Biochemistry, 2006,41(1):87-95.

[14] Yang Q, Peng Y Z, Liu X H, et al. Nitrogen removal via nitrite from municipal wastewater at low temperatures using real-time control to optimize nitrifying communities [J]. Environmental Science & Technology, 2007,41(23):8159-8164.

[15] 尚會(huì)來,彭永臻,張靜蓉,等.溫度對(duì)短程硝化反硝化的影響 [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2009,29(3):516-520. Shang H L, Peng Y Z, Zhang J R, et al. The effect of temperature on short-cut nitrification and denitrification [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2009,29(3):516-520.

[16] Liu K, Chuang R, Ling. X M, et al. Study on the mechanism of the denitrifying phosphorus removal system with nitrite as electron acceptor [J]. Journal of Chongqing University of Technology, 2013, 27(10):48-53.

[17] Zhou Y, Pi J, Yuan Z. Free nitrous acid inhibition on anoxic phosphorus uptake and denitrification by poly-phosphate accumulating organisms [J]. Biotechnology & Bioengineering, 2007,98(4):903-912.

[18] Coma M, Verawaty M, Pijuan M, et al. Enhancing aerobic granulation for biological nutrient removal from domestic wastewater [J]. Bioresour Technol, 2012,103(1):101-108.

[19] Zhao W H, Huang Y, Wang M X, et al. Post-endogenous denitrification and phosphorus removal in an alternating anaerobic/ oxic/anoxic (AOA) system treating low carbon/nitrogen (C/N) domestic wastewater [J]. Chemical Engineering Journal, 2018,339:450-458.

[20] 張建華,彭永臻,張 淼,等.不同電子受體配比對(duì)反硝化除磷特性及內(nèi)碳源轉(zhuǎn)化利用的影響 [J]. 化工學(xué)報(bào), 2015,66(12):5045-5053. Zhang J H, Peng Y Z, Zhagn M, et al. Effect of different electron acceptor ratios on removal of nitrogen and phosphorus and conversion and utilization of internal carbon source [J]. CIESC Journal, 2015, 66(12):5045-5053.

Nitrification and denitrifying phosphorus removal performance in the pre-A2NSBR system.

ZHAO Wei-hua1,2, LI Jian-wei1, WANG Mei-xiang1, HUANG Yu1, FENG Yan1, LI Xi-yao1, PENG Yong-zhen1*

(1.National Engineering Laboratory for Advanced Municipal Wastewater Treatment and Reuse Technology, Engineering Research Center of Beijing, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China；2.School of Marine Science and Technology, Harbin Institute of Technology, Weihai 264209, China)., 2019,39(11)：4660~4665

Biofilm nitrification and activated sludge denitrifying phosphorus removal performance were investigated in the pre-A2NSBR system, which treated real low carbon to nitrogen (C/N) ratio domestic sewage. The effect of organic substance and NO2--N concentration on the biofilm nitrification performance, and different electronic acceptors on the denitrifying phosphorus uptake rate were studied. Results indicated that nitrification rate was 11.3 mgNH4+-N/(L·h), the ammonia volume loading was 0.27 kgNH4+-N/(m3·d) under the filling rate of 40%, the nitrification performance was inhibited by organic substance, but the system showed a good nitrification rate of 9.72 mg NH4+-N/(L·h) when organics presented. NO2--N treatment exhibited little effect on the AOB activity but obvious effect on the NOB activity, the NOB activity was almost completely inhibited (only 1.63%) when NO2--N concentration was 400mg/L. According to the phosphorus uptake rate experiment under different electronic acceptors, the phosphorus uptake rate under oxygen and NO3--N was 17.62mg P/(g VSS·h) and 12.94mg P/(g VSS·h), respectively, anoxic phosphate accumulating organisms (PAOs) occupied 73.4% of the total PAOs, phosphorus uptake performance was inhibited when the NO2--N concentration was 30mg/L, and phosphorus uptake performance was inhibited when the NO2--N concentration was 15mg/L under the condition of NO2--N and NO3--N coexisted.

low C/N ratio；pre-A2NSBR process；nitrification；denitrifying phosphorus removal；NO2--N inhibition

X703.5

A

1000-6923(2019)11-4660-06

趙偉華(1988-),男,山東濰坊人,助理研究員,博士,主要從事污水處理及資源化技術(shù)研究.發(fā)表論文14篇.

2019-04-24

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51578014);北京市教委資助項(xiàng)目

* 責(zé)任作者, 教授, pyz@bjut.edu.cn