永城市一体化污水处理设备《资讯》

永城市一体化污水处理设备

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材料与方法(Materials and methods)2.1 样品　　本实验所用样品分别取自陕西省西安市第三、第四及第五污水处理厂.西安市第三污水处理厂采用Orbal氧化沟工艺，转碟曝气，有效水深4.2 m，生物池总HRT为18 h，SRT为20 d.西安市第四污水处理厂采用内嵌氧化沟倒置A2O二级生物处理工艺，微孔曝气，有效水深6.0 m，HRT为11 h (其中缺氧池1.98 h，厌氧池1.0 h，内嵌氧化沟的好氧池7.94 h)，SRT为24 d.第五污水处理厂一期污水处理规模20×104 m3·d-1，采用厌氧/缺氧/好氧(A2O)二级生物处理工艺，3个生物池的水力停留时间分别为2 h、5.5 h、8.9 h(金鹏康等，2014).其中，第五污水处理厂好氧池内嵌填料氧化沟，以提高氧化能力，系统正常运行过程中污泥浓度约为(4200±300), 污泥龄为20 d，污泥回流比为100%±5%，混合液回流比200%±10%.　　3个污水厂的生物池进水、生物池出水每隔3~5 d取样1次，每次取样100 mL.水样经0.45 μm膜过滤后测定常规指标;从滤膜上取少量(约1 g)活性污泥于10 mL离心管中，加入7 mL 10%的HCl溶液，振荡反应，除去样品中的碳酸盐，将该混合液15000 r·min-1离心1 min，弃去上清液;再加入7 mL超纯水、振荡、洗脱残余的HCl，将混合液冷冻干燥，15000 r·min-1离心1 min，弃去上清液;洗脱过程重复两遍，离心所得污泥样品经冷冻、干燥、研磨后，测定δ15N值.　　2.2 测试方法　　水样常规指标化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH4-N)、硝酸盐氮(NO3-N)、亚硝酸盐氮(NO2-N)测定方法分别采用重铬酸钾法、过硫酸钾-紫外分光光度法、纳氏比色法、紫外分光光度法和N-(1-萘基)-乙二胺光度法，具体操作步骤见国家标准(国家环境保护总局，2002).pH采用上海大普PHS-3C型精密酸度计测定.　　活性污泥TN的测定需要在水常规指标测定方法的基础上进行性预处理，方法如下：称取1.000 g(精确到0.001)左右样品，将要测定的样品稀释到100 mL，在超声波里面震动30 min，再对样品进行离心处理(或用水冲洗过的中速滤纸过滤，弃去初滤液20 mL).取上清液5~15 mL按与校准曲线相同的步骤测量吸光度.　　冷冻干燥后的活性污泥样品使用EAS vario PYRO元素分析仪-Isoprime 100同位素比值质谱仪联机测定δ15N.样品的δ15N同位素比值用样品(Rsmp)和标准物质(Rstd)的同位素比值(R)(15N/14N)表示(Yamada et al., 2009), 即：

(1)仪器采用的N参考标准为δ15Nair, 国际原子能机构认定的咖啡因为标准品，磺胺为实验室标准物质，该方法测定15N的标准偏差为±0.3‰.　　活性污泥样品采用低温保存，然后送样至基因测序公司委托测序.测序沿用高通量基本测序流程，经DNA提取、PCR扩增、Miseq高通量测序等步骤.DNA提取采用土壤DNA提取方法，高通量测序通过IlluminaMise体系完成.所得结果进行过滤处理，得到优化序列，对优化序列在97%相似度水平进行OTU聚类分析和物种分类学分析，分析样品的多样性以及群落结构(冷璐等，2015).人类活动带来的水体富营养化的问题(马经安等，2002)，使人们越来越关注氮和磷(蔡顺智等，2016)在自然界中的迁移转化，尤其是氮的去除率已经成为衡量某一自然或人工系统脱氮效果的重要指标.污水处理厂在设计之初，就将利于硝化和反硝化作用的发生作为重要的设计指标(傅钢等，2004).但是脱氮效率不稳定，脱氮效果不达标的现象在水处理过程中经常发生(张雷等，2014).脱氮过程，即氨氮经过硝化作用生成硝酸氮和亚硝酸氮，硝酸氮和亚硝酸氮再经过反硝化过程被转化为氮气进入空气，zui终达到脱氮的目的的过程(Ye et al., 2001).通常所说的氮去除效率不达标只是表面现象，实质上，是活性污泥没有达到期望的处理能力.在自然水体或复杂水工构筑物中，很难通过简单的氮含量测定来描述该生态或生物系统的脱氮性能(卢阳阳，2013)，因此，从活性污泥入手建立一种检测方法或者指标来评价微生物的脱氮性能，并能根据其变化来反馈污水处理过程中的脱氮情况，将对污水处理厂脱氮效能的准确把握与精准调控意义重大.　　基于同位素分馏效应(Banner et al., 1995)，稳定同位素检测为水中氮素的迁移转化过程(Hoefs et al., 1997)研究提供了技术方法.Handley和Raven(1992)在1992年，就将同位素分馏效应用于解释硝化反硝化过程中的物质迁移转化，Barford等(1999)，Karen等(2003)和Lehmann(2004)也对此开展了进一步研究，得出在硝化与反硝化过程中均存在着明显的同位素分馏效应，使得液相中无机氮的氮同位素比值上升.随着活性污泥同化作用的发生，其δ15N值随液相无机氮δ15N值的升高而升高.所以，脱氮效果不佳，就意味着δ15N值下降.　　为研究城市污水厂活性污泥的脱氮效果，实际中通常监测TN、NH4-N、NO3-N等指标，并结合MLSS、MLVSS、SS、SVI等指标来监测活性污泥生长情况.这些指标只能单一的反映水质或微生物的某一项变化，当城市污水厂出现脱氮问题时，需要对水质和污泥分别进行监测才有可能找出问题所在，这些指标不能很好地反映活性污泥中与脱氮相关的微生物群落状况.然而，面对一些复杂的脱氮疑难问题时，需结合微生物状况分析，但这些方法一般费时费力，如凝胶电泳法用时达一周.针对这一问题，本研究旨在开发一种既能反映活性污泥的实际脱氮性能，又能表征活性污泥中与脱氮相关的的微生物群落状况的检测方法.本文利用瑞利分馏方程建立了关于活性污泥δ15N值与污水中无机氮的去除效率之间的关系模型(活性污泥脱氮效率模型)，该模型的核心就是通过活性污泥本身的δ15N值来预测其脱氮性能.为确定该模型中的相关参数，对某A2O工艺的污水处理厂进行长期监测，并应用于具有不同出水特性的污水处理厂，以证明该模型在不同无机氮组成情况下的适用性.zui后，本文还设置了几种典型工况，以证明该模型在不同工况下的适用性.该模型的建立，简化了对水处理系统复杂的布点监测程序，对污水处理厂的强化脱氮具有指导意义，为水处理系统脱氮性能评价提供了新的手段.本研究提出的检测方法意在通过监测活性污泥的δ15N值，实现对污水厂脱氮效率的预测，同时表征活性污泥的脱氮活性.与常规监测方法不同，本方法只需取少量污泥，进行一定的预处理后送检即可计算出污泥脱氮效率及脱氮活性.该方法在污水处理厂的调试过程或分析脱氮问题遇到瓶颈时，可以提供借鉴作用，具有一定的实用价值.油墨废水

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