【格林大講堂】

　　有研究表明，連續流反硝化除磷工藝中，厭氧段釋磷與缺氧段吸磷均受硝化液回流比及污泥回流比影響，而恰當的硝化液回流比及污泥回流比對反硝化除磷工藝處理低C/N比污水突出“一碳兩用”優勢至關重要.反硝化除磷工藝處理低C/N比污水時較傳統脫氮除磷工藝具有較大的優勢，反硝化除磷工藝主要是通過DPB在缺氧段利用NOx--N作為電子受體進行缺氧吸磷來完成對TN的去除; 對磷去除主要是通過DPB缺氧段利用硝態氮氧化污泥體內PHB，并過量吸收溶解性PO43--P合成體內聚磷來實現.

      其解決了反硝化菌與聚磷菌競爭碳源的矛盾，并實現“一碳兩用”而節省碳源的目的，同時降低了剩余污泥產量. 然而如何有效實現“一碳兩用”，以實現更穩定、 更有效的去碳和反硝化除磷效果，尚值得進一步研究.

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　　前期將ABR反應器和MBR反應器進行優化組合后開展了大量關于去碳和反硝化除磷的研究，并且獲得了較好效果.為此，本研究構建了ABR-MBR組合協同工藝，利用ABR在低耗并實現有效去碳的同時，提供反硝化除磷所需優質碳源，并以MBR硝化液提供電子受體以強化反硝化除磷作用，同時基于ABR反應器微生物相分離的特性，通過調控硝化液回流比及污泥回流比，以期實現高效反硝化除磷，為基于反硝化除磷特性的ABR-MBR組合工藝實際應用奠定基礎.

　　ABR段HRT為6 h，ABR段有機負荷為2.0 kg·(m3·d)-1左右，在不同R1條件下，ABR-MBR組合工藝對COD去除效果如圖 2所示，進水穩定在500 mg·L-1左右，ABR出水穩定在80 mg·L-1以下，最終出水COD穩定在50 mg·L-1左右，去除率穩定在90%左右. 厭氧段能否充分釋磷是決定反硝化除磷效果的關鍵因素之一. VFA是可供反硝化除磷菌利用的唯一碳源，其他有機碳源只有經過水解酸化為VFA才能被利用.

　　在污泥回流比為100%，硝化液回流比從100%增大至350%時，ABR第2隔室釋放1 mg磷需要VFA的量分別為5.88、 5.55、 7.14和20 mg，ABR為厭氧釋磷提供了足夠的優質碳源.

本研究在ABR第2隔室為DPB創造適宜條件，充分吸收經ABR第1隔室水解產生的優質碳源合成PHB并完成磷的釋放. 而R1過大會影響厭氧段釋磷量，為獲得不影響厭氧段釋磷的最優回流比，對不同R1條件下ABR第2隔室釋磷情況進行了研究.

　　連續流反硝化除磷工藝中，DPB在缺氧段利用厭氧段吸收VFA合成的PHB作為電子供體，以硝化段提供的NO3--N作為電子受體，進行同時反硝化吸磷反應. 在不影響厭氧釋磷情況下，缺氧段反硝化吸磷量的多少與缺氧段硝酸鹽負荷緊密相關.

　　這表明有機物在ABR段得到充分利用. 本研究對COD的去除效果較文獻中A2/O-MBR工藝有明顯提高，這可能是由于本研究前期在ABR前端隔室馴化有成熟的厭氧顆粒污泥，從而進一步鞏固了COD的去除效果. 與傳統脫氮除磷工藝對COD去除途徑的不同之處在于，本研究中ABR第2隔室富集的反硝化除磷菌(DPB)充分利用經ABR第1隔室充分水解產生的優質碳源合成胞內多聚物(PHB)來實現COD的利用，PHB在缺氧段作為反硝化除磷菌的電子供體，實現一碳兩用. 在本研究中，前置ABR在改善碳源質量以供厭氧釋磷所需，又能夠有效降低厭氧出水COD濃度，利于后續MBR內進行充分的硝化反應.

　　在最優R1為300%下，設定3個不同R2: 80%、 100%和120%，圖 6為不同R2下各污染物的去除情況，出水COD濃度穩定在50 mg·L-1左右，R2變化未影響本工藝對COD的去除. 在R2為80%、 100%和120%時，出水TN分別為13.46、 12.98和11.68 mg·L-1，隨著R2的增大，出水TN濃度呈下降趨勢. 隨著R2的增大，更多NO3--N在ABR第2隔室進行反硝化，故在R1保持不變時，出水TN濃度隨R2增大而減小. 污泥回流是導致厭氧段反硝化菌與DPB產生碳源競爭矛盾的主要原因，R2的大小直接影響ABR第2隔室中釋磷量從而影響反硝化除磷效果.

　　將MBR硝化液回流至ABR第3隔室，其回流比(R1)分別設置為100%、 200%、 300%和350%; 設置ABR第5隔室污泥回流至ABR第2隔室，其污泥回流比(R2)為100%. 本研究在對R1優化后，在最優R1條件下對R2進行優化，設置3個不同R2，分別為80%、 100%和120%. 研究期間ABR-MBR組合工藝總HRT為9 h，控制泥齡為15 d.

　　當增大R2至120%時，ABR出水溶解性PO43--P濃度升高至0.74 mg·L-1，這可能是由于隨R2增大，更多的NO3--N回流至ABR第2隔室優先進行反硝化，使DPB內儲存的內碳源的量較少，導致缺氧吸磷減弱，從而造成除磷效果下降. 較大的R2必然會對除磷造成負面影響，在保證TN有效去除的前提下，無需維持較大的R2. 因此，本研究中R2為100%時獲得最佳反硝化除磷效果.

　　 本研究構建的ABR-MBR一體化反應器，基于ABR優質供碳與MBR硝化液回流比相耦合，實現了穩定有效的反硝化除磷效果. 該工藝在優化的硝化液回流比和污泥回流比條件下，可實現對生活污水COD、 NH4+-N的穩定有效去除，系統出水COD和NH4+-N濃度分別在50 mg·L-1和1 mg·L-1以下.

　 在污泥回流比為100%，硝化液回流比從100%增大至350%時，ABR缺氧吸磷量隨硝化液回流比的增大先增加后減少，平均缺氧吸磷量依次為8.8、 13.9、 11.79和6.5 mg·L-1，平均出水溶解性PO43--P濃度分別為1.49、 0.5、 0.43和1.74 mg·L-1.

　　 在ABR段有機負荷為2.0 kg·(m3·d)-1、 系統的HRT為9 h、 SRT為15 d，硝化液回流比和污泥回流比分別為300%和100%時，ABR-MBR組合工藝獲得工藝最佳反硝化除磷效果，TN和溶解性PO43--P平均去除率分別達84%和94%，反硝化除磷量達磷總去除量的87%，平均出水TN和溶解性PO43--P濃度分別為12.98 mg·L-1和0.43 mg·L-1.