氮磷过度排放导致水体富营养化仍是全球关注的水污染热点问题, 而对于传统城市污水处理设备来说, 污水的深度脱氮除磷和同步达标排放仍是需要攻克的难点问题.传统脱氮除磷工艺存在脱氮与除磷对有限碳源的竞争、硝化反应产物对厌氧释磷的抑制、剩余污泥产量高等问题, 使得脱氮除磷效果大大降低.在不过多投加外碳源、不增加污泥产量的前提下, 实现低C/N城市污水高效脱氮除磷是值得研究的热点问题.反硝化除磷工艺是一种高效低能耗的生物脱氮除磷技术, 其可利用反硝化聚磷菌(DPAOs)在厌氧条件下释磷的同时摄取可溶性有机碳源合成胞内聚β-羟基丁酸(PHB)储存于细胞内, 在缺氧条件下利用PHB为碳源并以NO3--N为电子受体进行反硝化除磷的特性, “一碳两用”, 可以达到有效节省碳源和曝气能耗、减少剩余污泥产量的目的.

　　KFMBR城市污水处理设备工艺可在厌氧条件下, 通过厌氧氨氧化菌(AnAOB)的作用将亚盐(NO2--N)为电子受体和氨氮(NH4+-N)直接转化为N2[式(1)], 是一种较为经济且可长期稳定高效脱氮工艺, 具备能耗低、污泥产量低, 脱氮率高等优点.然而, 当前KFMBR城市污水处理设备工艺用于处理城市污水时, 其性能极易受反应基质NO2--N的不稳定供给和有机物浓度过高等因素的影响.

　　近年来, KFMBR城市污水处理设备颇受关注.在外碳源驱动的KFMBR城市污水处理设备工艺中, 异养反硝化菌(DOHOs)可利用污水中的COD将NO3--N转化为NO2--N, 为KFMBR膜工艺获得NO2--N提供了新途径.现有研究报道, 采用KFMBR膜工艺处理废水时,KFMBR可高达90%.但该工艺仍存在出水COD浓度高或NO3--N去除不完全等问题, 容易对KFMBR膜过程的稳定进行产生不利影响.另一方面, 以内碳源驱动的PD过程, 即内源短程反硝化(EPD), 可有效解决外源PD过程出水有机物浓度偏高的问题.此外, EPD过程内碳源降解速率较慢, 通过合理反应时间可较容易地实现短程反硝化停留在NO2--N阶段.但目前, 有关PD工艺与KFMBR膜工艺用于同时处理城市污水和含盐废水, 并实现稳定亚硝积累和高效磷去除的研究还鲜见报道.在该KFMBR膜工艺中, 外源和内源短程反硝化及反硝化除磷过程在NO3--N去除、NO2--N积累和PO43--P去除中的贡献, 以及工艺的优化运行特性还有待研究.并且, KFMBR膜组合用于处理城市污水和含盐废水的可行性也需进一步探索.

　　本研究采用KFMBR城市污水处理设备运行的序批式活性污泥反应器(SBR), 以模拟城市污水和高盐废水为处理对象, 通过联合进水C/N比、厌氧排水比和缺氧时间, 考察了KFMBR膜系统的启动和优化运行特性, 并探索了PD-DPR过程NO2--N积累和PO43--P去除机制, KFMBR膜实现城市污水和高盐废水的深度脱氮除磷提供实验数据支撑和理论支持。下载本文