Barrfheabhsú Feidhmíochta agus Comharbas Miocróbach Pobail i bPróiseas Leanúnach-Sreabhadh Ainciseach MBBR-AAO Chun Nítrigine agus Fosfar Feabhsaithe a Bhaint as Séarachas Cathrach

Optimization Feidhmíochta agus Miocróbach Comharbas Pobail ar Phróiseas Leanúnach -Sreabhadh Anocsa MBBR-AAO

Le blianta beaga anuas, tá cóireáil chun cinn séarachais uirbeacha agus réadú athchúrsála acmhainní tar éis éirí ina n-ábhar te i réimse na timpeallachta uisce. Mar sin féin, ní hamháin go n-eascraíonn ró-dhramhaíl acmhainní de bharr na bpróiseas traidisiúnta um bhaint nítrigine agus fosfar arna nglacadh go forleathan ag gléasraí cóireála fuíolluisce ach freisin go méadaítear costais oibriúcháin [1]. Ina theannta sin, tá an laghdú de réir a chéile ar an gcóimheas carbóin go nítrigine (C/N) de shéarachas uirbeach agus na difríochtaí i dtimpeallachtaí maireachtála na bpobal miocróbach feidhmiúil éagsúil ina bhfachtóirí teorannacha tábhachtacha do theicneolaíochtaí cóireála uisce.

Comhcheanglaíonn próiseas hibrideach scannán sloda an próiseas sloda gníomhachtaithe leis an bpróiseas bithscannáin iompróra ar fuaidreamh chun saibhriú feabhsaithe ar mhiocrorgánaigh fheidhmiúla a bhaint amach, ag réiteach fadhbanna áitiú talún mór agus lamháltas íseal teochta an phróisis sloda gníomhachtaithe traidisiúnta [2]. Sa bhliain 2008, d'éirigh le Gléasra Cóireála Fuíolluisce Wuxi Lucun i gCúige Jiangsu, mar an chéad ghléasra cóireála fuíolluisce sa tSín chun uasghrádú agus atógáil a dhéanamh ar chaighdeáin Aicme IA, an éifeacht cóireála a fheabhsú trí iompróirí fionraí a chur leis an gcóras sloda [3]; Tá Hu Youbiao et al. [4] imscrúdú ar éifeacht teochta ar bhaint amóinia nítrigine agus ábhar orgánach i MBBR agus sloda gníomhachtaithe, agus léirigh na torthaí go raibh tionchar níos lú ag teocht MBBR ach tionchar níos mó ar sloda gníomhachtaithe; Dúirt Zhang Ming et al. [5] d’úsáid sé an próiseas A²O-MBBR chun séarachas baile tuaithe a chóireáil, ag baint amach rátaí arda bainte COD, nítrigin amóinia, TP, agus TN; Zhou Jiazhong et al. [2] fuarthas amach trí thurgnaimh ar scála beag go raibh comhghaolú dearfach idir teocht agus córas MBBR hibrideach sloda scannán, agus comhghaolú diúltach idir an cóimheas C/N an t-insilteach.

Is féidir le próiseas anocsaiceach MBBR (AM-MBBR) dínitriúchán comhuaineach agus baint fosfair a bhaint amach san umar anocsa, arb é an próiseas dínitríochaithe fosfair (DPR) é freisin. I gcomparáid le próisis cóireála fuíolluisce traidisiúnta, is féidir leis an bpróiseas DPR foinsí carbóin orgánacha a shábháil agus tomhaltas ocsaigine a laghdú. Zhang Yongsheng [6] et al. d’fhorbair imoibreoir bithscannáin sreafa leanúnach-, agus léirigh na torthaí go raibh tiúchan DO de 5.5 mg/L, ualach 2.2 kg/(m³·d) ag teocht 20 céim, ualach 2.2 kg/(m³·d), agus riocht aeróbach anaeróbach 3 h/aeróbach 6 h, meántiúchan COD agus fosfar san eisilteach, mg.7/7 le baint eisilteach mg. rátaí 72.9% agus 78.5%, faoi seach.

Mar sin féin, i gcás an chórais AAO hibrideach sloda AM-scannáin, tá gaol casta idir sloda flocculent ar fuaidreamh agus bithscannán ceangailte. Dhírigh staidéir roimhe seo ar chleachtais innealtóireachta ar nós tairiscint agus atógáil gléasraí cóireála fuíolluisce, ach is beag staidéar atá ann ar nítriú sioncronach agus DPR chun baint nítrigine agus fosfar a fheabhsú i gcórais AAO hibrideach scannán AM{5}, agus tá cobhsaíocht fheidhmíocht bhaint truailleán an phróisis seo trí theicneolaíocht DPR ar cheann de na deacrachtaí freisin.

Rinne an staidéar seo barrfheabhsú ar straitéisí tosaithe agus oibriúcháin sreafa leanúnaigh (AAO) agus leanúnach-sreabhadh sloda-hibrideach scannáin (AM-AAO), ag díriú ar imscrúdú a dhéanamh ar éifeachtaí an ráta aeraithe, dáileog an líontóra, an t-am coinneála hiodrálach (HRT), nítriú an chóimheas aife leacht nítriúcháin, an tionchar ar an gcóimheas C/N an teocht, an tionchar fadtéarmach agus an cóimheas C/N. den phróiseas AM-MBBR agus an éifeachtúlacht dínitríoch baint fosfair san umar anocsa. Ag an am céanna, rinneadh staidéar ar chomharbas na bpobal miocróbach agus ar rialacha athraithe na bpobal miocróbach feidhme i sloda gníomhachtaithe agus bithscannán.

1 Ábhair agus Modhanna

1.1 Feiste Turgnamhach agus Paraiméadair Oibriúcháin

Úsáideadh gléas imoibrithe AAO sreafa leanúnach (Fíor 1) sa staidéar seo. Bhí sé déanta as gloine orgánach, le 7 urranna san iomlán, gach ceann acu le méid 10 cm × 10 cm × 40 cm; ba é an toirt oibre ná 21 L, agus bhí cóimheas toirte gach umar imoibrithe anaeróbach: anocsach: aeróbach=2:2:3. Glacadh corraigh mheicniúil sna umair anaeróbach agus anocsacha; d'úsáid an umar aeróbach cinn gainimh aeraithe mar aerálaithe scagach micrea agus fórsa seachtrach chun sloda a mheascadh uisce, agus bhí an ráta aeraithe á rialú ag méadar sreafa gáis. Rinneadh an tiúchan DO in umar aeróbach an imoibreora a rialú ag 2~3 mg/L; bhí an umar dríodrú tánaisteach ina sorcóir le toirt oibre de thart ar 40 L; ba é 40 d an t-am coinneála sloda (SRT), agus ba é 50% an cóimheas aife sloda. D'oibrigh an t-imoibreoir ar feadh 263 d san iomlán (roinnte ina 6 chéim oibríochta), agus cuireadh líontóirí poileitiléin leis an umar ainiceach ag tosú ón 159ú lá chun oibriú sa mhodh AM{-AAO. Léirítear na coinníollacha oibriúcháin sonracha i dTábla 1.

(Fíor 1 Léaráid Scéimreach de threalamh próisis AM-AAO: Áirítear leis an bhfigiúr buicéad inlet uisce, caidéal peristaltach, umar anaeróbach, umar anocsach, umar aeróbach, umar dríodraithe, buicéad asraon uisce, chomh maith le aife inmheánach, píblínte aife sloda, agus comhlaí draenála)

Tábla 1 Cineál córais próisis agus paraiméadair oibriúcháin

1.2 Sloda Ionaclaithe agus Cáilíocht Uisce Tionchair

Tógadh an sloda ionaclaithe sa turgnamh seo as an sloda barrachais a doirteadh as umar dríodraithe tánaisteach ionad cóireála fuíolluisce. Tar éis ionaclaithe, ba é 2.3 g/L an tiúchan sloda (MLSS) san imoibreoir, agus ba é 2.1 g/L na solaid sho-ghalaithe sloda (MLVSS).

Ba é an t-ionchur an imoibreora séarachais intíre iarbhír ó bhialanna, a cuireadh leis an imoibreoir tar éis neamhíonachtaí a scagadh trí scáileán scagaire. Áiríodh sna truailleáin NH₄⁺-N (35.0456.54 mg/L), NÍL₂⁻-N (00.42 mg/L), NO₃⁻-N (00.05 mg/L), COD (362.1605.1 mg/L), agus PO₄³⁻-P (1~5.08 mg/L).

1.3 Míreanna Braite agus Modhanna Anailíse

1.3.1 Gnáth-Mhodhanna Braite

Bailíodh samplaí uisce sloda ón insilteach, umar anaeróbach, umar anocsach, umar aeróbach, umar dríodraithe, agus eisilteach, agus scagadh le 0.45 μm páipéar scagtha. NH₄⁺-Shocraigh speictreafótaiméadar Nessler N; NÍOS₂⁻-Rinne N-(1-naftail) fótaiméadracht eitiléinedé-aimín N; Rinneadh NO₃⁻-N a chinneadh ag speictreafótaiméadracht ultraivialait; Socraíodh COD ag brathadóir tapa il-pharaiméadair Lianhua 5B-3A COD; shocraigh brathadóir WTW Multi3620 pH/DO agus teocht; Socraíodh MLSS trí mhodh gravimetric; Socraíodh MLVSS trí mhodh meáchain caillteanas dócháin foirnéise muffle [7].

1.3.2 Eastóscadh agus Brath Substaintí Polaiméireacha Seach-cheallacha

Meastar go bhfuil substaintí polaiméireacha seach-cheallacha (EPS) comhdhéanta de pholaisiúicrídí (PS), de phróitéiní (PN), agus d’aigéid humacha (HA). Scaradh agus eastóscadh trí chineál EPS, eadhon substaintí polaiméireacha eischeallacha intuaslagtha (S-EPS), substaintí polaiméireacha eischeallacha (LB-EPS), agus substaintí polaiméireacha eischeallacha atá ceangailte go docht (TB-EPS). Ba é modh dearbhaithe PS ná modh antrane aigéid sulfarach, agus modhnaíodh modhanna cinnteoireachta PN agus HA Folin-modh Lowry [7].

1.3.3 Modh Ríomh Ráta Bainte Truailleán

Baineadh úsáid as an ráta bainte truailleán (SRE) chun an bhaint iomlán truailleán de chóras próisis AM-AAO a shainiú. Ina measc, is iad Sinf agus Seff na tiúchain truailleán den insilteach agus den eisilteach, faoi seach, ar féidir leo comhchruinnithe mais truailleán a léiriú mar NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻{{4}N, COD, agus PO₄³⁻ san eisilteach.

1.3.4 Ard-Modh Seicheamhaithe Tríchur

Baineadh úsáid as modh seicheamhaithe tréchur Illumina high-. Bailíodh agus ainmníodh samplaí sloda ón umar anaeróbach, umar anocsach, agus umar aeróbach ar laethanta 1, 110, 194, agus 237 mar ghrúpa D01 (D01_A1, D01_A2, D01_O), grúpa D110 (D110_A1, D110_A2, D119_O), D194_A2, D194_O), agus grúpa D237 (D237_A1, D237_A2, D237_O), faoi seach; Bailíodh samplaí sloda bithscannáin ar laethanta 194 agus 237 agus ainmníodh iad mar M194 agus M237, faoi seach. Rinneadh anailís ar 14 shampla sloda san iomlán le haghaidh athruithe i bpobail mhiocróbacha. Baineadh DNA le trealamh Fast DNA SPIN (MP Biomedicals, Santa Ana, CA, SAM). Méadaíodh an réigiún V3-V4 den ghéin bhaictéarach rRNA 16S le primers 338F/806R. Rinne Shanghai Majorbio Biomedical Technology Co., Ltd (Shanghai, an tSín) na hamplicons íonaithe seicheamh ar ardán Illumina MiSeq PE300 (Illumina, SAM) [7].

2 Torthaí agus Plé

2.1 -Rialacha Fadtéarmacha maidir le Baint Truailleán i bPróisis AAO agus AM-AAO

Baint an truailleán fadtéarmach le linn oibriú an phróisis sreafa leanúnach AAO (Céimeanna 13) agus an próiseas AM-AAO le líontóirí poileitiléin ar crochadh curtha leis (Céimeanna 46) léirithe i bhFíor 2.

I gCéim 1 (1~45 d), ba é méid scaoilte PO₄³⁻-P (PRA) san umar anaeróbach, PO₄³⁻-méid glactha P san umar anocsach (PUAA), agus PO₄³⁻-P méid glactha san umar aeróbach (PUAO.8, 6.1 mg) 6,6,8 mg agus 6,1 mg (PUAO). mg, faoi seach, agus baineadh amach an próiseas glactha fosfar go príomha san umar aeróbach. Ba iad na rátaí bainte NH₄⁺-N agus iomlán nítrigine neamhorgánach (TIN) ná 92.85% agus 86.37%, faoi seach, rud a chinntigh an éifeacht dínitrithe. Tar éis fíneáil-an aeraithe a choigeartú (DO=2~3 mg/L), tháinig méadú ar éifeacht bhaint NH₄⁺-N go 98.68%, agus b'ionann an tiúchan stáin eisiltigh agus an ráta bainte 1.75 mg/L agus 95.75%, faoi seach, rud a thugann le fios go ndearnadh coigeartú cuí ar phróisis nítrigine don níotráit agus don DO; lagaigh éifeacht bhaint COD san umar anaeróbach (91.60%). Ina theannta sin, ní raibh aon éifeacht ag an bhfíneáil-do DO ar an eisilteach PO₄³⁻-P, le meán 0.47 mg/L, atá ag teacht le conclúid Yang Sijing et al. [8].

I gCéim 2 (46~120 d), tar éis HRT=8 h a choigeartú, d'athraigh feidhmíocht bhaint COD beagán; shroich uasluachanna PRA, PUAA, agus PUAO 148.01 mg, 81.95 mg, agus 114.15 mg, rud a thugann le fios nár chuir an méadú ar shreabhadh insilteach isteach ar bhaint fosfar, agus gur choinnigh sé ardfheidhmíocht bhaint N agus stáin. Ar lá 72, méadaíodh an cóimheas aife leachtach nítriúcháin go 300% agus 400%. Laghdaigh an méadú ar chóimheas aife an éifeacht bhaint TIN, le rátaí bainte de 80.37% (300%) agus 68.68% (400%), faoi seach. Ó lá 108 go 120, socraíodh gurb é 250% an cóimheas aife leachtach nítriúcháin. Bhí an méid a bhaint COD san umar anaeróbach ag cóimheas aife leacht nítriúcháin de 250% (127.1 mg/L) níos airde ná nó cothrom le cinn eile (86.2 mg/L, 124.7 mg/L, agus 128.0 mg/L le haghaidh 200%, 300%, agus 400% faoi seach); ba é 0.52 mg/L, 0.35 mg/L, agus 0.06 mg/L an tiúchan fosfair eisilteach a fhreagraíonn do chóimheasa aife éagsúla, rud a thugann le fios gur féidir le méadú ar an gcóimheas aife leacht nítriúcháin laistigh de raon áirithe baint fosfair a chur chun cinn. Ina theannta sin, bhí dea-fheidhmíocht dínitriúcháin ag an gcóimheas aife de 250%, le ráta bainte stáin de 86.86%.

I gCéim 3 (121 ~ 158 d), socraíodh an cóimheas aife nítriúcháin leachtach ag 250%. Ar an lá 131, méadaíodh an sreabhadh insilteach go 5 L / h, laghdaigh na héifeachtaí a bhaint COD agus fosfar, agus ba é 73.3 mg / L agus 3.92 mg / L, faoi seach, an tiúchan eisilteach, rud a léiríonn go raibh níos mó COD mar thoradh ar an méadú ar shreabhadh insilteach gan chóireáil. Ina theannta sin, ba iad na huasrátaí bainte NH₄⁺-N agus stáin ná 93.82% agus 79.12%, faoi seach, agus ina measc sin tháinig NO₃⁻-N mar phríomh-thruailleán san eisilteach (4.70 mg/L). Ar an lá 139, laghdaíodh an sreabhadh insilteach go 4 L/h, ba é 55.7 mg/L agus 85.97%, faoi seach, an COD eisiltigh agus an ráta bainte amach, a bhí níos airde ná an fheidhmíocht bhaint carbóin ag HRT=5.6 h, rud a thugann le fios go bhféadfadh laghdú ar HRT éifeacht a bhaint as COD. Ina theannta sin, ba iad na huasrátaí bainte NH₄⁺{-N agus stáin ná 100% agus 97.41%, rud a thugann le fios gur chuir coigeartú HRT chun cinn nítriú agus dínitriú, ach go bhféadfadh HRT ró-ghearr a bheith mar thoradh ar laghdú ar an éifeacht dínitriúcháin. Mar sin, nuair a bhíonn HRT=7 h, is leor go rachaidh na frithghníomhartha i ngach umar ar aghaidh go hiomlán, agus is beag éifeacht chothaithe a bhíonn ag méadú suntasach ar HRT ar an éifeacht dínitriúcháin.

Ar lá 159, cuireadh líontóirí poileitiléin ar fionraí 20% leis an umar anocsaiceach den phróiseas AAO. I gCéim 4 (159~209 d), feabhsaíodh na feidhmíochtaí bainte COD agus PO₄³⁻-P. Ag tosú ó lá 172, méadaíodh an tiúchan NH₄⁺-N insilteach go 64.17 mg/L (C/N=8.59), b'ionann an COD eisiltigh agus an ráta bainte 77.7 mg/L agus 86.06%, faoi seach. B'fhéidir gurb é an chúis gur fhás an biofilm go mall, agus rinne an sloda gníomhachtaithe an príomh-ranníocaíocht chun an chuid is mó de COD a bhaint; mhéadaigh na líontóirí ar fionraí an ráta bainte PO₄³⁻-P faoi 1.18%. Mar sin féin, ba chúis leis an méadú ar NH₄⁺-N insilteach san umar anocsa go raibh gá le níos mó foinsí carbóin le haghaidh phróiseas dínitrithe NO₃⁻-N, rud nár chuidigh le scaoileadh fosfar agus le glacadh PAO; ag an am céanna, níor laghdaigh an oibríocht seo go hiomlán NO₃⁻{{-N, agus ba é 7.30 mg/L an tiúchan eisilteach íosta. Ar an lá 185, ag athrú HRT go 5.6 h, fuarthas amach go raibh an éifeacht a bhaint COD luaineacht beagán, le ráta a bhaint de 86.05%; tháinig méadú 0.05 mg/L ar an tiúchan eisilteach PO₄³⁻-P, agus méadú ar PUAA ag gabháil leis (ó 13.02 mg go 18.90 mg), rud a thugann le fios go ndearna an sloda agus an bithscannán éifeachtúlacht áirithe a bhaint go sineirgíoch le fosfar. Ina theannta sin, b'ionann an tiúchan eisilteach NH₄⁺{-N, NO₃⁻-N, agus tiúchan stáin 10.23 mg/L, 6.52 mg/L, agus 16.82 mg/L, faoi seach, rud a thugann le fios go dtiocfadh laghdú ar na héifeachtaí bainte de{{ ⁄3} ₄ agus HRT mar thoradh ar laghdú HRT. Ar an lá 195, coigeartaíodh HRT ar ais go dtí 7 h, agus ag an am seo, tháinig laghdú ar an ábhar truailleán san eisilteach, agus d'éirigh le feidhmíocht bhaint nítrigine agus fosfar agus ábhar orgánach an chórais a ghnóthú de réir a chéile.

I gCéim 5 (210~240 d), méadaíodh an tiúchan NH₄⁺-N insilteach go 84.06 mg/L (C/N=6.28), agus ba é an sloda gníomhachtaithe a chuir go príomha le baint an ábhair orgánaigh go fóill. Ní raibh mórán éifeacht ag an méadú ar NH₄⁺-N ar bhaint COD. Ba é 68.02% an cion COD a ionsúitear san umar anaeróbach, agus bhí an chuid is mó den ábhar orgánach á ionsú ag PAO san umar anaeróbach agus á shintéisiú i bhfoinsí inmheánacha carbóin (PHAanna), agus críochnaíodh an scaoileadh anaeróbach fosfar go hiomlán [9]. Ba é 72.75 mg an PRA uasta, agus ba é PUAA agus PUAO 35.82 mg/L agus 48.20 mg/L, faoi seach, ach is ón umar aeróbach a tháinig an príomh-ranníocaíocht do ghlacadh fosfair fós. Ar lá 221, méadaíodh an cóimheas líonta go 30%, agus laghdaíodh an tiúchan eisilteach NH₄⁺{-N agus stáin faoi 4.49 mg/L agus 5.16 mg/L, faoi seach; ina measc, b’ionann NH₄⁺{-N agus NO₃⁻-N do 70.11% agus 28.75% den eisilteach TIN, faoi seach. Ar lá 231, rinneadh an tiúchan NH₄⁺-N a choigeartú go 66.34 mg/L, agus bhí feidhmíocht bhaint truailleán an chórais cobhsaí go bunúsach.

I gCéim 6 (241 ~ 263 d), rialaíodh teocht an imoibreora chun a éifeacht ar bhaint truailleán a iniúchadh. Ar lá 241, laghdaíodh an teocht go 18 céim, laghdaigh an ráta a bhaint COD go 84.37%, ach níor athraigh an riail athraithe COD mar gheall ar an laghdú teochta. Ba é an cion bainte san umar anaeróbach an ceann ab airde, 62.02%, d'ídigh an próiseas dínitrifying fosfar san umar anocsa 26.72% COD, ba é an tiúchan NO₃⁻-N in eisilteach an umair aeróbach ná 10.44 mg/L, agus d'fhan 8.50 mg{/L de 8.50 mg{/L; ina theannta sin, ní raibh an teocht ag dul i bhfeidhm ar PRA níos lú, ach tháinig laghdú ar fheidhmíocht glactha fosfair an umar ainicse, le PUAA ach 19.77 mg, agus baineadh fosfar 3.94 mg/L san umar aeróbach. Rinne an chuid is mó de PAO sícrafaileacha próiseas aeróbach um iontógáil fosfar [10]. Nuair a laghdaíodh an teocht tuilleadh go 13 céim , tháinig laghdú 6.38% agus 6.25% faoi seach ar na rátaí bainte NH₄⁺{-N agus TIN; ag an am céanna, tháinig laghdú 7.77 mg agus 15.00 mg ar PUAA agus PUAO, faoi seach, a d'fhéadfadh a bheith bainteach leis an laghdú ar ghníomhaíocht mhiocróbach agus cumas fáis agus meitibileachta de bharr an laghdú teochta. Chinn Jin Yu [11], nuair a bhíonn an teocht níos ísle ná 14 céim, go bhfuil sé deacair tiúchan truailleán eisilteach an chórais a ráthú.

(Fíor 2 Truailleán a bhaint i bpróisis AAO agus AM-AAO le linn oibríocht fhadtéarmach: Lena n-áirítear (c) Cuar NH₄⁺-Athraíonn an ráta comhchruinnithe agus bainte N le laethanta oibríochta, (d) Cuar NOₓ⁻-Athraíonn an tiúchan N le laethanta oibríochta, (e) Athraítear an tiúchan de chuair le laethanta oibríochta, (e). (0~260 d), agus is iad na haiseanna ingearacha ná ρ (NH₄⁺-N)/(mg·L⁻¹), ρ (NO₃⁻-N)/(mg·L⁻¹), agus ráta bainte/%, faoi seach.

2.2 Rialacha um Athrú Truailleán i dTimthriallta tipiciúla de Phróisis AAO agus AM-AAO

Chun iniúchadh breise a dhéanamh ar mheicníocht bhaint truailleán na bpróiseas AAO agus AM-AAO, rinneadh anailís ar na hathruithe tiúchana truailleán i dtimthriallta tipiciúla de chéimeanna éagsúla oibríochta, mar a léirítear i bhFíor 3.

Ar an lá 42 (Céim 1), bhí feidhmíocht mhaith dínitrithe agus baint fosfair ag an bpróiseas AAO. Mar sin féin, níor fheabhsaigh an COD ard-instiúrtha an fheidhmíocht scaoileadh fosfair, agus ba é an PRA ná 9.13 mg/L ag an am seo. Ina theannta sin, ídíodh NH₄⁺-N roimh ré agus tú ag dul isteach san umar anocsa; ansin, laghdaigh an umar anocsach an NO₃⁻-N ginte go N₂; áfach, níor bhain an umar aeróbach ach 3.52 mg/L de NH₄⁺{-N, rud a d’fhéadfadh a bheith mar gheall ar an HRT fada i gCéim 1 a d’fhág gur tháinig méadú ar DO ar ais chuig an umar anocsa, agus bhí an chuid is mó den NH₄⁺{{10}N tar éis nítriú a dhéanamh san umar ainiceach, rud a d’fhág go raibh tiúchan íseal ag dul isteach san umar aeróbach.

Ar an lá 118 (Céim 2), le laghdú ar COD insilteach, tháinig meath ar fheidhmíocht scaoileadh fosfair agus dínitriúcháin. Ba é an tiúchan scaoilte fosfair san umar anaeróbach ná 5.91 mg/L, agus ba é an tiúchan NO₃⁻-N in eisilteach an umair aeróbach ná 8.20 mg/L. Laghdaigh an tiúchan PO₄³⁻-P san umar anocsach go 2.78 mg/L, rud a thugann le fios gur baineadh PO₄³⁻-P san umar ainocsach. Ina theannta sin, socraíodh an cóimheas aife nítriúcháin leachtach ag 250% ag an am seo. I gcomparáid leis na cóimheasa aife de 300% agus 400%, feabhsaíodh feidhmíocht a bhaint nítrigine agus fosfar agus baint ábhar orgánach den phróiseas, rud a léiríonn gur féidir le méadú ar an aife leacht nítriúcháin laistigh de raon áirithe feabhas a chur ar éifeacht bhaint truailleán.

Ar lá 207 (Céim 4), tar éis an NH₄⁺-N agus HRT sa phróiseas AM-AAO a choigeartú, ba é an ráta bainte COD ná 86.15%; bhain an umar aeróbach 13.34 mg/L de NH₄⁺-N, ba é an tiúchan stáin a bhí fágtha ná 7.51 mg/L, agus táirgeadh 4.39 mg/L de NO₃⁻-N, agus tháinig NO₃⁻-N mar an truailleán ceannasach san eisilteach. Ní raibh aon difríocht shuntasach sa ranníocaíocht a bhaint fosfar idir an umar anocsic agus an umar aeróbach. Ina theannta sin, níor chuir an méadú ar an NH₄⁺-N isteach ar an nítriú, ach laghdaigh an méadú ar an tiúchan stáin insilteach feidhmíocht dínitrithe an phróisis AM{-AAO, rud a chuir isteach ar bhaint TIN.

Ar an lá 262 (Céim 6), bhí teocht an imoibreora 13 céim, agus ba é an ráta a bhaint COD ná 83.67% ag an am seo. Ag an am céanna, scaoileadh 6.95 mg/L fosfar san umar anaeróbach; D'ith an umar ain-ocsaídeach 20.22 mg/L de NH₄⁺-N agus rinneadh dínitriú, agus ba é an tiúchan NO₃⁻-N in eisilteach an umair aimhsigh ná 5.07 mg/L; bhí caillteanas TIN de 1.32 mg/L san umar aeróbach; ba é an ráta bainte stáin ná 77.00%, agus bhí 11.24 mg/L de NH₄⁺-N san eisilteach stáin, rud a thugann le fios gur laghdaigh an teocht íseal gníomhaíocht na mbaictéar nítriúcháin agus dínitriúcháin baictéir, rud a d'fhág gur baineadh neamhiomlán truailleán sa séarachas. Ina theannta sin, laghdaigh PRA go 6.95 mg/L, agus laghdaigh feidhmíocht glactha fosfair an umar ainicse agus an umar aeróbach go 2.41 mg/L agus 3.61 mg/L, faoi seach, rud a léiríonn gur chuir an laghdú ar theocht an imoibreora bac ar fheidhmíocht bhaint fosfair PAO, rud a d'fhág gur laghdaigh an PRA san umar anaeróbach agus an tiúchan ard eisilteach.

(Fíor 3 Athruithe salaithe i dtimthriallta tipiciúla: Lena n-áirítear (a) Lá 42 den phróiseas AAO, (b) Lá 118 den phróiseas AAO, (c) Lá 207 de AM-próiseas AAO, (d) Cuair athraithe tiúchana truailleán ar lá 262 den ais AM-Is é an próiseas AAO an t-imoibriú ingearach agus an t-imoibriú cothrománach agus is ionann an tiúchan agus an próiseas AAO. gach truailleán (COD, NH₄⁺-N, NO₃⁻-N, PO₄³⁻-P))

2.3 Athruithe ar Chomhdhéanamh agus ar Ábhar Substaintí Polaiméireacha Eischeallacha (EPS) i bPróisis AAO agus AM-AAO

Le linn an turgnaimh, rinneadh na hathruithe ar chomhdhéanamh agus ar ábhar EPS ar lá 101 (próiseas AAO) agus ar lá 255 (próiseas AM-AAO) a chinneadh agus a anailísiú, mar a léirítear i bhFíor 4. Tríd is tríd, is féidir ábhar iomlán an EPS ar laethanta 101 agus 255 a chur i leith an mhéadaithe ar TB-próiseas EPS, agus PN{EP} príomhábhar EPS, agus PN {EP} agus PN {PN}; ar an lá 101, léirigh an t-ábhar iomlán EPS san umar anaeróbach, umar anocsach, agus umar aeróbach treocht méadaithe (0.12 mg / gVSS, 0.29 mg / gVSS, agus 0.37 mg / gVSS, faoi seach); ina measc, tháinig méadú suntasach ar ábhar EPS le linn na céime nítriúcháin, rud a d’fhéadfadh a bheith mar gheall ar mheitibileacht ghníomhach na miocrorgánach inmheánach nuair a oibríodh an córas faoi choinníollacha cóimheas ardcharbóin go nítrigine (C/N=5.9) [12]. Mar sin féin, bhí ról dearfach ag TB-EPS i bhfoirmiú flocas sloda, agus bhí éifeachtaí diúltacha ag S-EPS agus LB-EPS [8]; sa turgnamh seo, bhí an t-ábhar in S{-EPS agus LB-EPS sách íseal, rud a chruthaigh coinníollacha d’fhás sloda; sa chóras hibrideach sloda sreafa leanúnach-scannáin, ní féidir ról sloda flocculent a athsholáthar [2].

Ina theannta sin, bhí rialacha athraithe PN/PS i sraitheanna éagsúla sloda i ngach umar imoibrithe difriúil. Bhí an PN i ngach umar imoibrithe i gcónaí níos airde ná PS. Ar lá 101, ba iad na cóimheasa PN/PS i S-EPS, LB-EPS, agus TB-EPS sloda ná 0.06, 1.62, agus 2.67, faoi seach, agus ar lá 255, b'ionann iad agus 0.03, 1.30, agus 3.7, rud a léirigh an treocht méadaithe ón gciseal PN, agus 3.2 ag taispeáint an treocht méadaitheach. go dtí an ciseal istigh de chealla sloda. Mar sin féin, nuair a laghdaíodh an teocht imoibreora go dtí 13 céim, léirigh an t-ábhar EPS iomlán sna trí umair treocht ag méadú (0.28 mg / gVSS, 0.41 mg / gVSS, agus 0.63 mg / gVSS, faoi seach). B'fhéidir gurb é an chúis nach raibh microorganisms in ann oiriúnú do theocht íseal a fuair bás nó a autolyzed, agus na miocrorgánaigh marbh seo a scaoileadh EPS, rud a d'eascair méadú ar ábhar sloda EPS, nó d'eascair roinnt miocrorgánaigh shícrafileach ag teocht íseal chun níos mó EPS a chur in oiriúint don laghdú teochta san imoibreoir [13].

(Fíor 4 Athruithe ar ábhar agus ar chomhdhéanamh EPS ar Lá 101 (próiseas AAO) agus Lá 255 (próiseas AM-AAO): Is é an taobh clé an próiseas AAO, agus is é an taobh dheis an próiseas AM-AAO. Is í an ais chothrománach an umar imoibrithe (deireadh anaeróbach, deireadh ais anocsaiceach, deireadh aeróbach), is é an t-ábhar EPS ar chlé (deireadh anaeróbach, deireadh aeróbach). (mg·gVSS⁻¹), agus is í an ais cheartingearach an cóimheas PN/PS Cuimsíonn sí histeagraim PN, PS, agus inneachar iomlán EPS agus línechairt de chóimheas PN/PS.

2.4 Éagsúlacht Mhiocróbach agus Rialacha Comharbais Dinimiciúla Daonra

Léirigh na torthaí seicheamhaithe tréchur ard gur 1,027,419 líon na sraitheanna de na 14 shampla sloda agus 1,027,419, agus tá líon na seicheamh OTU de gach sampla léirithe i dTábla 2. Bhí clúdach na samplaí os cionn 0.995, rud a thugann le fios go raibh ardchruinneas ag baint leis na torthaí seicheamhaithe. Rinne Grúpa D01 cur síos ar an struchtúr pobail mhiocróbach tosaigh, le hinnéacs ard Ace, ag tabhairt le fios go raibh saibhreas speiceas miocróbach ard ag an sloda ó thús-suas an chórais. Le claochlú an chórais ó AAO go próiseas AM-AAO, tháinig laghdú ar an innéacs Ace, agus tháinig laghdú ar shaibhreas an phobail mhiocróbaigh sa chóras AM-AAO. Ina theannta sin, tháinig laghdú ar innéacs Simpson, rud a léiríonn gur tháinig laghdú ar éagsúlacht an phobail mhiocróbach. De réir an athraithe ar innéacs Ace, léirigh líon iomlán na speiceas i bpobal miocróbach an biofilm umar anoxic treocht laghdaithe; chruthaigh laghdú innéacs na Sionainne gur tháinig laghdú ar éagsúlacht an phobail mhiocróbaigh sa bhithscannán.

Tábla 2 Innéacs éagsúlachta miocróbach a athrú

The main phyla with relative abundance >Rinneadh anailís ar 10% sna 14 shampla (Fíor 5a). Ba é Actinobacteriota (25.76%) an fíola ceannasach i ngrúpa D0132.90%), Proteobacteria (21.98%27.16%), Bacteroidota (15.50%18.36%), agus Firmicutes (10.37%13.77%); áfach, tá flúirse coibhneasta Actinobacteriota (16.89%19.16%) agus Firmicutes (3.83%Tháinig laghdú 6.52%) i ngrúpa D110, agus mhéadaigh flúirse coibhneasta Proteobacteria (32.96% ~ 40.75%). I gcóras próisis AM-AAO, tháinig laghdú tapa ar Actinobacteriota, fiú go dtí níos lú ná 3% i ngrúpa D237, agus tháinig laghdú ar Proteobacteria (33.72%43.54%), Bacteroidota (17.40%24.19%), and Chloroflexi (12.46%~12.77%) have become the phyla with relatively high abundances. In addition, in sample M194, the phyla with relative abundance >Proteobacteria (35.26%) agus Bacteroidota (30.61%) a bhí i 10% acu, rud a thugann le fios go raibh struchtúr pobail mhiocróbach an bhithscannáin cosúil le struchtúr sloda gníomhachtaithe. I sampla M237, laghdaigh raidhse coibhneasta Firmicutes go dtí níos lú ná 2%, agus mhéadaigh raidhse Acidobacteriota (5.33%).

By creating a heat map (Figure 5b), the 14 samples were compared at the genus level (relative abundance >3%). Fuarthas amach gurbh iad Candidatus_Microthrix (11.32%) na gineacha ba cheannasacha i ngrúpa D0120.65%), norank_f__norank_o__norank_c__SJA-28 (3.97%6.36%), Trichococcus (6.99%9.95%), agus Ornithinibaictéar (3.99%6.41%); tar éis an córas a oibriú sa phróiseas AM-AAO, thit flúirse coibhneasta Candidatus_Microthrix go géar go 0.02% (grúpa D237); agus léirigh norank_f__norank_o__norank_c__SJA-28 treocht ag méadú ar dtús agus ag laghdú ansin (grúpa D237, 1.91%2.91%). Nuair a oibríodh an próiseas go cobhsaí, tháinig Azospira chun bheith ar cheann de na géineas sách ceannasach (grúpa D237, 7.37%18.41%). Ina theannta sin, bhí na gineacha bithscannán cosúil go bunúsach leis an sloda, agus ba é an flúirse coibhneasta de norank_f__norank_o__Run-SP154 i M194 agus M237 ná 6.61%~7.66% agus 7.43%, faoi seach.

Roghnaíodh 12 ghéine agus 1 theaghlach amóinia-baictéir ocaídiúcháin (AOB), nítrít-baictéir ocsaídeacha (NOB), glycogen{-orgánaigh carntha (GAO), agus-orgánaigh charntha fosfar (PAO) sa chóras le haghaidh anailíse (Tábla 3). Fuarthas amach i ngrúpa D01, Nitrosomonas (0.02%0.03%), Ellin6067 (0.01%0.02%), agus Nitrospira (0.04%D’fhéadfadh 0.07%) feidhmíocht ocsaídiúcháin NH₄⁺-N a chinntiú. D’fhéadfadh an laghdú ar Nitrosomonas agus Nitrospira i ngrúpa D110 a bheith mar gheall ar an gcóimheas aife inmheánach ard, ach Ellin6067 (0.01%0.02%) nach raibh suaite. I ngrúpa D194, oibríodh an córas sa phróiseas AM-AAO, agus laghdaíodh NOB agus roinnt AOB mar thoradh ar laghdú HRT. D’fhéadfadh gurb é an méadú ar nítrigin amóinia instiúrtha an chúis leis an méadú ar líonmhaireacht choibhneasta na dtrí ghéine thuas i ngrúpa D237 (Fíor 5b). Ina theannta sin, AOB (Nitrosomonas agus Ellin6067, 0.03%0.07%) agus NOB (Nitrospira, 0.01%Léirigh 0.02%) i sampla M237 méadú beag, rud a léiríonn gur chuidigh an biofilm leis an gcóras sloda chun an próiseas dínitriúcháin a bhaint amach.

Bhí raon leathan OCPanna i ngrúpa D01, lena n-áirítear Acinetobacter, Candidatus_Accumulibacter, Candidatus_Microthrix, Defluviimonas, Pseudomonas, agus Tetrasphaera. Na hathruithe Candidatus_Microthrix (10.93%~11.88%) agus OCPanna le flúirse coibhneasta<5% in group D110 may be the reasons for the decrease of PRA in Stage 2. In group D194, the relative abundances of Candidatus_Microthrix and Tetrasphaera decreased to 0.711.14 agus 0.31%0.39% [14]. I ngrúpa D237, cuireadh deireadh beagnach le Candidatus_Microthrix (0.02%), agus ba iad na hOibrithe Feidhme OCP a tháinig ina ionad chun feidhm bhaint fosfair a fheidhmiú ná Defluviimonas (0.70%1.07%) agus Dechloromonas (0.95%1.06%); ina theannta sin, tá sé deimhnithe freisin go bhfuil feidhmíocht bhaint fosfar ag an teaghlach Comamonadaceae [8], agus bhí an raidhse coibhneasta de Comamonadaceae san umar anaeróbach nó san umar anocsaiceach sách ard, thart ar dhá uair níos mó ná an umar aeróbach. Ina theannta sin, ba iad Candidatus_Competibacter agus Defluviicoccus na gineacha ba cheannasacha de GAO i ngach sampla, ach b’iad flúirsí an dá ghéine i ngrúpa D01<1%. In the remaining samples, the growth of Defluviicoccus lagged behind that of Candidatus_Competibacter. In group D237, the abundances of the two genera were 2.96%~3.89% and 0.54%~0.57%, respectively. GAOs are considered to compete with PAOs for organic matter, thereby causing the deterioration of biological phosphorus removal performance, but recent studies have found that GAOs can carry out endogenous denitrification to achieve denitrification (the average TIN removal rate was 83.08% when the system was stable) [7].

(Fíor 5 Comhdhéanamh an phobail mhiocróbaigh: (a) Barrachairt ar fhlúirse choibhneasta ag leibhéal an fhiolim Is í an ais chothrománach an sampla, agus is í an ais ingearach an raidhse choibhneasta/% Áiríonn sé mórfhilea ar nós Actinobacteriota agus Proteobacteria; (b) Léarscáil teasa den fhlúirse choibhneasta ag leibhéal an ghéineas Is í an ais chothrománach an sampla, agus is í an ais ingearach an leibhéal flúirse datha ceannasach.

Tábla 3 Líon na ngrúpaí feidhme i 14 shampla bitheolaíochta

3 Conclúid

Agus séarachas iarbhír á úsáid mar ábhar cóireála, rinneadh coinníollacha oibriúcháin an phróisis AM-AAO a bharrfheabhsú. Fuarthas amach nuair a bhí an próiseas á oibriú faoi choinníollacha HRT=7 h, teocht thart ar 25 céim, aife inmheánach=250%, SRT=40 d, aife sloda=50%, agus ráta líonta líontóirí umar anocsacha=30%, bhí an éifeacht bhaint truailleán is fearr. Ba é an t-uasráta bainte NH₄⁺-N ná 98.57%; ba é an tiúchan eisilteach NO₃⁻.N tiúchan, PO₄³⁻-tiúchan P, ráta bainte stáin, agus ráta bainte COD 6.64 mg/L, 0.42 mg/L, 83.08%, agus 86.16%, faoi seach.

Rinne an umar anaeróbach próisis mhaithe le hábhar orgánach a bhaint agus le fosfar a scaoileadh, baineadh 64.51% de COD amach agus scaoileadh 9.77 mg/L fosfar ag an am céanna; d'fheidhmigh an umar anocsach frithghníomhartha dínitriúcháin fosfair maith; rinne an umar aeróbach próisis iomlána nítriúcháin agus glactha fosfair, agus b'ionann an ráta bainte NH₄⁺-N agus PUAO 97.85% agus 59.12 mg, faoi seach.

Nuair a oibríodh an próiseas AM-AAO go cobhsaí, tháinig méadú AOB (Ellin6067 agus Nitrosomonas, 0.02%~0.04% → 0.04%0.12%) agus NOB (Nitrospira, 00.01% → 0.02%chinntigh 0.04%) dul chun cinn leordhóthanach nítriúcháin, agus tháinig méadú 8.35% ar an ráta bainte NH₄⁺-N; GAO (Candidatus_Competibacter agus Defluviicoccus, 1.31%1.61% → 3.49%4.46%) a bhí chun tosaigh sa phróiseas dínitrithe ingineach; fás na PAO (defluviimonas, Dechloromonas, agus Comamonadaceae teaghlaigh, 3.29%8.67% → 3.79%~9.35%) an chúis le dea-fheidhmíocht bhaint fosfair a choinneáil; Ina theannta sin, bhí struchtúr pobail mhiocróbach an bhiscannáin umar anocsaigh go bunúsach cosúil leis an sloda gníomhachtaithe, a ráthaíonn i gcomhpháirt feidhmíocht bhaint nítrigine agus fosfar an chórais.