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(來源:生態(tài)修復(fù)網(wǎng))
新型強(qiáng)化生態(tài)礫石床應(yīng)用于污水廠尾水脫氮除磷效能
田梓揚(yáng)1,2,常洋1,2,王林潔1,2,張艷杰1,2,王海燕1,2,王歡1,2,凌宇1,2,吳佳麗1,2,王熙瑤1,2
1.環(huán)境基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)管控全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國環(huán)境科學(xué)研究院
2.中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境污染控制工程技術(shù)研究中心
摘要
針對(duì)常規(guī)生態(tài)礫石床處理污水廠尾水時(shí)碳源不足限制其反硝化效能的問題,制備了堿改性玉米芯(CC-AL)強(qiáng)化脫氮填料,與鋼渣強(qiáng)化除磷填料一起構(gòu)建新型強(qiáng)化生態(tài)礫石床,以無強(qiáng)化脫氮除磷填料的生態(tài)礫石床(CG組)作為對(duì)照,研究填料種類和水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)礫石床處理實(shí)際污水廠尾水氮磷去除效能的影響,并采用宏基因組分析微生物群落特征和氮代謝過程中酶的相對(duì)豐度。結(jié)果表明:CC-AL比未改性玉米芯(CC-UN)具有更好的釋碳能力,CC-AL生態(tài)礫石床(CC-AL組)脫氮除磷效能優(yōu)于CC-UN生態(tài)礫石床(CC-UN組)。HRT為6h時(shí)CC-AL組對(duì)尾水中TN、NO3--N和TP去除率分別為64.72%±4.20%、85.93%±2.18%和31.32%±1.25%;隨著HRT的降低(由6h降為2h),TN和NO3--N的去除率逐漸降低,但當(dāng)HRT為4h時(shí),TP去除率最高,為40.08%±2.30%。CC-AL和CC-UN通過強(qiáng)化反硝化途徑提高了生態(tài)礫石床的脫氮效能,增加了反硝化細(xì)菌相關(guān)類群Bacteroidota、Thermodesulfobacteriota等的相對(duì)豐度和反硝化還原酶的濃度,CC-AL組硝酸鹽還原酶EC 1.7.99.-和EC 1.7.5.1分別是CG組的2.10倍和2.35倍。當(dāng)HRT為6h時(shí),CC-AL組對(duì)TN和TP的表面負(fù)荷削減率高達(dá)5.29 g/(m2·d)(以N計(jì))和0.31g/(m2·d)(以P計(jì)),具有較高氮磷去除效能和應(yīng)用潛力。綜合考慮氮磷去除效能,生態(tài)礫石床優(yōu)選填料為CC-AL,優(yōu)選HRT為6h。
文章主要圖表
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圖1
CC-AL組試驗(yàn)裝置示意
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碳源填料TN、TP和COD釋放量
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三組強(qiáng)化生態(tài)礫石床氮去除效能
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圖4
三組強(qiáng)化生態(tài)礫石床TP去除效能
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三組強(qiáng)化生態(tài)礫石床COD去除效能
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群落門水平柱形圖及屬水平Heatmap圖
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注:(a)圖中R–NO2為硝基烷(Nitroalkane)。
圖7 強(qiáng)化脫氮的氮代謝酶通路及氮代謝過程中酶的相對(duì)豐度
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