Muntazam{0}}Oqimsiz MBBR-AAO jarayonidagi samaradorlikni optimallashtirish va mikrobial hamjamiyatning shahar kanalizatsiyasidan azot va fosforni yaxshilangan holda olib tashlash jarayoni

Ishlashni optimallashtirish va mikrobial Doimiy-Oqimsiz MBBR-AAO jarayonining hamjamiyat merosxoʻrligi

So'nggi yillarda shahar kanalizatsiyasini ilg'or tozalash va resurslarni qayta ishlashni amalga oshirish suv muhiti sohasida dolzarb mavzularga aylandi. Biroq, oqava suvlarni tozalash inshootlari tomonidan keng qo'llaniladigan an'anaviy azot va fosforni olib tashlash jarayonlari nafaqat resurslarning ortiqcha isrof qilinishiga olib keladi, balki operatsion xarajatlarni ham oshiradi [1]. Bundan tashqari, shahar kanalizatsiyasining uglerod -azotga- nisbatining (C/N) asta-sekin kamayishi va turli funktsional mikrobial jamoalarning yashash muhitidagi farqlar suvni tozalash texnologiyalari uchun muhim cheklovchi omillarga aylandi.

Loy-gibrid MBBR loy jarayoni faollashtirilgan loy jarayonini toʻxtatilgan tashuvchi biofilm jarayoni bilan birlashtirib, funktsional mikroorganizmlarni boyitish darajasini oshiradi, katta erlarni egallash va anʼanaviy faol loy jarayonining past haroratga chidamliligi muammolarini hal qiladi [2]. 2008 yilda Jiangsu provintsiyasidagi Wuxi Lucun oqava suvlarni tozalash zavodi Xitoyda IA ​​sinf standartlariga ko'tarilish va rekonstruksiyani amalga oshirgan birinchi oqava suv tozalash inshooti sifatida loy tizimiga to'xtatilgan tashuvchilarni qo'shish orqali tozalash samarasini muvaffaqiyatli oshirdi [3]; Hu Youbiao va boshqalar. [4] MBBR va faol loydagi ammiak azot va organik moddalarni olib tashlashda haroratning ta'sirini o'rganib chiqdi va natijalar haroratning MBBRga kamroq ta'sir ko'rsatishini, lekin faol loyga ko'proq ta'sir qilishini ko'rsatdi; Chjan Ming va boshqalar. [5] A²O{10}}MBBR jarayonidan qishloqlardagi maishiy oqova suvlarni tozalash uchun foydalangan, bu esa COD, ammiak azot, TP va TNni yuqori darajada olib tashlashga erishgan; Zhou Jiazhong va boshqalar. [2] kichik{13}}miqyosdagi tajribalar natijasida aniqlandiki, harorat loy gibrid MBBR tizimi bilan musbat korrelyatsiya, taʼsir qiluvchi C/N nisbati esa manfiy bogʻliq edi.

Anoksik MBBR (AM{0}}MBBR) jarayoni anoksik tankda bir vaqtning o'zida denitrifikatsiya va fosforni olib tashlashni amalga oshirishi mumkin, bu ham denitrifikatsion fosforni olib tashlash (DPR) jarayonidir. An'anaviy oqava suvlarni tozalash jarayonlari bilan solishtirganda, DPR jarayoni organik uglerod manbalarini tejash va kislorod iste'molini kamaytirishi mumkin. Chjan Yongsheng [6] va boshqalar. uzluksiz oqim biofilm reaktorini ishlab chiqdi va natijalar shuni ko'rsatdiki, 20 daraja haroratda DO kontsentratsiyasi 5,5 mg / L, yuk 2,2 kg / (m³·d) va anaerob 3 soat / aerob 6 soat oralig'ida intervalgacha aeratsiya holatida COD va effosphorusning o'rtacha kontsentratsiyasi mg / l / s 6 ga teng edi. 0,67 mg/L, olib tashlash darajasi mos ravishda 72,9% va 78,5%.

Biroq, loy-plyonka gibrid AM-AAO tizimi uchun to'xtatilgan flokulyant loy va biriktirilgan biofilm o'rtasida murakkab bog'liqlik mavjud. Oldingi tadqiqotlar oqava suvlarni tozalash inshootlarini taklif qilish va rekonstruksiya qilish kabi muhandislik amaliyotlariga qaratilgan edi, lekin doimiy{3}}oqimli loy-gibrid plyonkada azot va fosforni olib tashlashni yaxshilash uchun sinxron nitrifikatsiya va DPR bo'yicha bir nechta tadqiqotlar mavjud, bu esa DPR tizimlarining barqaror ishlashini ta'minlaydi. qiyinchiliklardan biri.

Ushbu tadqiqot aeratsiya tezligi, toʻldiruvchi dozasi, gidravlik saqlanish vaqti (HRT/FN) taʼsirini oʻrganishga eʼtibor qaratgan holda doimiy{1}}oqim (AAO) va uzluksiz{2}}oqimli loy-gibrid (AM{4}}AAO) jarayonlarini ishga tushirish va ishga tushirish strategiyalarini optimallashtirdi. va harorat AM{6}}MBBR jarayonining uzoq muddatda azot va fosforni olib tashlash samaradorligi va anoksik rezervuarda denitrifikator fosforni olib tashlash samaradorligi. Shu bilan birga, faollashtirilgan loy va biofilmdagi mikrob jamoalarining ketma-ketligi va funktsional mikrobial jamoalarning o'zgarish qoidalari o'rganildi.

1 Materiallar va usullar

1.1 Eksperimental qurilma va ish parametrlari

Ushbu tadqiqotda uzluksiz -oqimli AAO reaksiya qurilmasi (1-rasm) ishlatilgan. U organik shishadan yasalgan bo'lib, har biri 10 sm × 10 sm × 40 sm o'lchamdagi jami 7 ta bo'limdan iborat edi; ish hajmi 21 L, va har bir reaksiya tank hajmi nisbati anaerob edi: anoksik: aerob=2: 2: 3. Mexanik aralashtirish anaerob va anoksik tanklarda qabul qilingan; aerobik tank mikro-g'ovakli aeratorlar va loyni aralashtirish uchun tashqi kuch-sifatida aeratsion qum kallaklaridan foydalangan va aeratsiya tezligi gaz sarfini o'lchagich bilan nazorat qilingan. Reaktorning aerob tankidagi DO konsentratsiyasi 2 ~ 3 mg / L da nazorat qilindi; ikkilamchi cho'kindi tanki ish hajmi taxminan 40 L bo'lgan silindr edi; loyni ushlab turish vaqti (SRT) 40 d, loyni qayta oqim darajasi esa 50% edi. Reaktor jami 263 d (6 ish bosqichiga bo'lingan) ishladi va AM{23}}AAO rejimida ishlash uchun 159-kundan boshlab anoksik rezervuarga polietilen plomba qo'shildi. Maxsus ish sharoitlari 1-jadvalda ko'rsatilgan.

(1-rasm AM-AAO texnologik uskunasining sxematik diagrammasi: Rasmda suv kirish paqiri, peristaltik nasos, anaerob rezervuar, anoksik rezervuar, aerob idish, sedimentatsiya idishi, suv chiqarish paqiri, shuningdek, ichki qayta oqim, loyni qaytarish quvurlari va drenaj klapanlari mavjud)

1-jadval Jarayon tizimi turi va ish parametrlari

1.2 Emlangan loy va ta'sir qiluvchi suv sifati

Ushbu tajribada emlangan loy oqava suvlarni tozalash inshootining ikkilamchi cho'kindi tankidan chiqarilgan ortiqcha loydan olingan. Emlashdan so'ng reaktordagi loy konsentratsiyasi (MLSS) 2,3 g / L, loy uchuvchi qattiq moddalar (MLVSS) esa 2,1 g / L edi.

Reaktorning oqimi restoranlardan olingan haqiqiy maishiy kanalizatsiya bo'lib, u reaktorga filtr ekrani orqali aralashmalarni filtrlagandan so'ng qo'shilgan. Uning ifloslantiruvchi moddalariga NH₄⁺-N (35.0456,54 mg/L), NO₂⁻-N (00,42 mg/L), NO₃⁻-N (00,05 mg/l), COD (362,1605,1 mg/L) va PO₄³⁻-P (1~5,08 mg/L).

1.3 Aniqlash elementlari va tahlil usullari

1.3.1 Muntazam aniqlash usullari

Oqim, anaerob tank, anoksik rezervuar, aerob tank, cho'ktiruvchi idish va oqova suvlardan loy-suv namunalari yig'ildi va 0,45 mkm filtr qog'ozi bilan filtrlandi. NH₄⁺-N Nessler spektrofotometri yordamida aniqlandi; NO₂⁻-N N-(1-naftil) etilendiamin fotometriyasi bilan aniqlandi; NO₃⁻-N ultrabinafsha spektrofotometriya yordamida aniqlandi; COD Lianhua 5B-3A COD ko'p parametrli tezkor detektor tomonidan aniqlandi; pH/DO va harorat WTW Multi3620 detektori tomonidan aniqlangan; MLSS gravimetrik usul bilan aniqlandi; MLVSS muffle o'choqli yonish vazn yo'qotish usuli bilan aniqlandi [7].

1.3.2 Hujayradan tashqari polimer moddalarni olish va aniqlash

Hujayradan tashqari polimer moddalar (EPS) polisaxaridlar (PS), oqsillar (PN) va gumin kislotalardan (HA) tashkil topgan deb hisoblanadi. Uch turdagi EPS, ya'ni eruvchan hujayradan tashqari polimer moddalar (S-EPS), erkin bog'langan hujayradan tashqari polimerik moddalar (LB-EPS) va mahkam bog'langan hujayradan tashqari polimer moddalar (TB-EPS) ajratildi va ekstraksiya qilindi. PS ni aniqlash usuli sulfat kislota-antron usuli, PN va HA aniqlash usullari esa modifikatsiyalangan Folin{6}}Lowri usuli edi [7].

1.3.3 Ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash tezligini hisoblash usuli

Ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash darajasi (SRE) AM-AAO jarayon tizimidagi umumiy ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlashni tavsiflash uchun ishlatilgan. Ular orasida Sinf va Seff mos ravishda kiruvchi va chiqindi suvning ifloslantiruvchi kontsentratsiyalari bo'lib, ular NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻{{4}₃⁻{4}₃⁻{4}₃⁻{4}₃⁻{4}₄⁻, COD va COD kabi ifloslantiruvchi moddalarning massa kontsentratsiyasini ifodalashi mumkin. kiruvchi va oqava suv, mg/l.

1.3.4 Yuqori-O'tkazuvchanlik ketma-ketligi usuli

Illumina yuqori{0}}oʻtkazuvchanlik ketma-ketligi usuli ishlatilgan. 1, 110, 194 va 237-kunlarda anaerob tank, anoksik tank va aerob tankidan olingan loy namunalari to'planib, D01 guruhi (D01_A1, D01_A2, D01_O), D110 guruhi (D110_A1, D110_A_O, D110_A_O) deb nomlandi. (D194_A1, D194_A2, D194_O) va mos ravishda D237 guruhi (D237_A1, D237_A2, D237_O); 194 va 237-kunlardagi biofilm loy namunalari to'plandi va mos ravishda M194 va M237 deb nomlandi. Mikrobial jamoalardagi o'zgarishlar uchun jami 14 ta loy namunalari tahlil qilindi. DNK Fast DNA SPIN to'plami (MP Biomedicals, Santa Ana, CA, AQSH) yordamida olingan. Bakterial 16S rRNK genining V3-V4 hududi 338F/806R primerlari bilan kuchaytirildi. Tozalangan amplikonlar Illumina MiSeq PE300 platformasida (Illumina, AQSH) Shanghai Majorbio Biomedical Technology Co., Ltd. (Shanxay, Xitoy) tomonidan ketma-ketlashtirildi [7].

2 Natijalar va muhokama

2.1 AAO va AM-AAO jarayonlarida uzoq muddatli{1}} ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash qoidalari

Uzluksiz oqim AAO jarayonining-uzoq{0}}zararli moddalarni olib tashlash (1-bosqich)3) va toʻxtatilgan polietilen plomba qoʻshilgan AM{1}}AAO jarayoni (4-bosqich)6) 2-rasmda ko'rsatilgan.

1-bosqichda (1~45 d), anaerob tankdagi PO₄³⁻-P ajralish miqdori (PRA), anoksik idishdagi PO₄³⁻-P qabul qilish miqdori (PUAA) va PO₄³⁻-Aerobik tankdagi PO₄³⁻-P qabul qilish miqdori (66,2 PUA) ni tashkil etdi. mg va 87,81 mg ni tashkil etdi va fosforni qabul qilish jarayoni asosan aerobik tankda erishildi. NH₄⁺-N va umumiy noorganik azotni (TIN) olib tashlash darajasi mos ravishda 92,85% va 86.37% boʻlib, denitrifikatsiya effektini taʼminladi. Aeratsiyani nozik-sozlagandan so'ng (DO=2~3 mg/L), NH₄⁺-N olib tashlash effekti 98,68% gacha ko'tarildi va chiqindi TIN kontsentratsiyasi va olib tashlash darajasi mos ravishda 1,75 mg/L va 95,75% ni tashkil etdi. denitrifikatsiya jarayonlari; anaerob tankdagi CODni olib tashlash ta'siri zaiflashdi (91,60%). Bundan tashqari, DO ning nozik sozlanishi PO₄³⁻-P oqava suvlariga ta'sir qilmadi, o'rtacha 0,47 mg/L, bu Yang Sijing va boshqalarning xulosasiga mos keladi. [8].

2-bosqichda (46~120 d), HRT=8 soatni sozlagandan so'ng, CODni olib tashlash samaradorligi biroz o'zgardi; PRA, PUAA va PUAO ning maksimal qiymatlari 148,01 mg, 81,95 mg va 114,15 mg ga yetdi, bu oqim oqimining ko'payishi fosforni olib tashlashga ta'sir qilmasligini va yuqori NH₄⁺-N va TINni olib tashlash samaradorligini saqlab qolganligini ko'rsatadi. 72-kuni nitrifikatsiya suyuqligining qaytarilish darajasi 300% va 400% gacha oshirildi. Qayta oqim koeffitsientining oshishi TINni olib tashlash ta'sirini kamaytirdi, olib tashlash stavkalari mos ravishda 80,37% (300%) va 68,68% (400%). 108 kundan 120 kungacha nitrifikatsiya suyuqligining qaytarilish nisbati 250% deb aniqlandi. Nitrifikatsion suyuqlikning qaytarilish nisbati 250% (127,1 mg/L) bo‘lgan anaerob idishdagi CODni olib tashlash miqdori boshqalarnikidan yuqori yoki unga teng edi (86.2 mg/L, 124,7 mg/L va 128,0 mg/L mos ravishda 200%, 300% va 40); turli reflyuks nisbatlariga mos keladigan chiqindi fosfor kontsentratsiyasi 0,52 mg / L, 0,35 mg / L va 0,06 mg / L ni tashkil etdi, bu ma'lum bir diapazonda nitrifikatsiya suyuqligining qaytarilish nisbatini oshirish fosforni olib tashlashga yordam berishi mumkinligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, 250% reflyuks koeffitsienti yaxshi denitrifikatsiya ko'rsatkichiga ega, TINni olib tashlash darajasi 86.86% edi.

3-bosqichda (121 ~ 158 d), nitrifikatsiya suyuqligining qayta oqimi nisbati 250% da o'rnatildi. 131-kuni suv oqimi 5 L/soat ga oshirildi, KOJ va fosforni yo‘qotish effektlari kamaydi va oqava suv konsentratsiyasi mos ravishda 73,3 mg/L va 3,92 mg/L ni tashkil etdi, bu esa oqim oqimining ko‘payishi natijasida ko‘proq COD ning tozalanmagan holda tashlanishiga olib keldi. Bundan tashqari, NH₄⁺-N va TIN ning maksimal olib tashlash darajasi mos ravishda 93,82% va 79,12% ni tashkil etdi, ular orasida NO₃⁻-N oqava suvdagi asosiy ifloslantiruvchi (4,70 mg/L) bo‘ldi. 139-kuni suv oqimi 4 l/soatgacha kamaydi, chiqindi suvning KOD va olib tashlash darajasi mos ravishda 55,7 mg/L va 85,97% ni tashkil etdi, bu HRT{20}} soatda uglerodni olib tashlash ko'rsatkichidan yuqori edi, bu HRT ning pasayishi CODni olib tashlash ta'sirining pasayishiga olib kelishi mumkinligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, NH₄⁺-N va TIN ning maksimal olib tashlash tezligi 100% va 97,41% ni tashkil etdi, bu HRT ni sozlash nitrifikatsiya va denitrifikatsiyani rag'batlantirishini ko'rsatadi, lekin haddan tashqari qisqa HRT denitrifikatsiya effektining pasayishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun, HRT=7 soat bo'lganda, har bir tankdagi reaktsiyalar to'liq davom etishi uchun etarli bo'ladi va HRTning sezilarli darajada oshishi denitrifikatsiya ta'siriga unchalik yordam bermaydi.

159-kuni AAO jarayonining anoksik tankiga 20% to'xtatilgan polietilen plomba moddalari qo'shildi. 4-bosqichda (159~209 d) COD va PO₄³⁻-P olib tashlash ko'rsatkichlari yaxshilandi. 172-kundan boshlab suv oqimidagi NH₄⁺-N kontsentratsiyasi 64,17 mg/L (C/N=8.59) ga ko'tarildi, chiqindi suvning COD va olib tashlash darajasi mos ravishda 77,7 mg/L va 86.06% ni tashkil etdi. Buning sababi, biofilmning sekin o'sishi va faollashtirilgan loy ko'pchilik CODni olib tashlashga asosiy hissa qo'shgan bo'lishi mumkin; to'xtatilgan plomba moddalar PO₄³⁻-P olib tashlash tezligini 1,18% ga oshirdi. Shu bilan birga, anoksik rezervuardagi NH₄⁺-N miqdorining oshishi NO₃⁻-N ni denitrifikatsiya qilish jarayoni uchun koʻproq uglerod manbalariga ehtiyoj tugʻdirdi, bu esa fosforning chiqishi va PAOlarning oʻzlashtirilishiga yordam bermadi; shu bilan birga, bu operatsiya NO₃⁻-N ni to'liq kamaytirmadi va chiqindi suvning minimal konsentratsiyasi 7,30 mg/l ni tashkil etdi. 185-kuni, HRT ni 5,6 soatga o'zgartirganda, CODni olib tashlash effekti biroz o'zgarganligi aniqlandi, olib tashlash darajasi 86.05%; chiqindi suv PO₄³⁻-P konsentratsiyasi 0,05 mg/L ga oshdi, bu esa PUAA ning ortishi (13,02 mg dan 18,90 mg gacha) bilan birga, loy va bioplyonka sinergik ravishda fosforni yo'qotishning ma'lum samaradorligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, oqava suv NH₄⁺-N, NO₃⁻-N va TIN konsentrasiyalari mos ravishda 10,23 mg/L, 6,52 mg/L va 16,82 mg/L ni tashkil etdi, bu HRT ning kamayishi olib tashlash ta'sirining pasayishiga olib kelishini ko'rsatadi. NH₄⁺-N va TIN. 195-kuni HRT 7 soatga qaytarildi va bu vaqtda oqava suvdagi ifloslantiruvchi moddalar miqdori kamaydi va tizimning azot va fosforni olib tashlash va organik moddalarni olib tashlash ko'rsatkichlari asta-sekin tiklandi.

5-bosqichda (210 ~ 240 d) kiruvchi NH₄⁺-N kontsentratsiyasi 84,06 mg/L (C/N=6.28) ga ko'tarildi va faollashtirilgan loy hali ham organik moddalarni olib tashlashga asosiy hissa qo'shdi. NH₄⁺-N ning oshishi CODni olib tashlashga ozgina ta'sir ko'rsatdi. Anaerob tankda so'rilgan COD ulushi 68,02% ni tashkil etdi va organik moddalarning katta qismi anaerob tankdagi PAOlar tomonidan so'riladi va ichki uglerod manbalariga (PHA) sintezlanadi va anaerob fosforning chiqarilishi to'liq yakunlandi [9]. Maksimal PRA 72,75 mg ni tashkil etdi va PUAA va PUAO mos ravishda 35,82 mg / L va 48,20 mg / L ni tashkil etdi, ammo fosforni qabul qilishga asosiy hissa hali ham aerob tankidan kelgan. 221-kuni to'ldirish nisbati 30% gacha oshirildi va oqava suv NH₄⁺-N va TIN kontsentratsiyasi mos ravishda 4,49 mg/L va 5,16 mg/L ga kamaydi; ular orasida NH₄⁺-N va NO₃⁻-N chiqindi TINning mos ravishda 70,11% va 28,75% ni tashkil qiladi. 231-kuni kiruvchi NH₄⁺-N konsentratsiyasi 66,34 mg/L ga o‘rnatildi va tizimning ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash ko‘rsatkichi asosan barqaror edi.

6-bosqichda (241~263 d) reaktor harorati uning ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlashga ta'sirini o'rganish uchun tartibga solindi. 241-kuni harorat 18 darajaga tushirildi, CODni olib tashlash darajasi 84,37% ga kamaydi, ammo haroratning pasayishi tufayli CODni o'zgartirish qoidasi o'zgarmadi. Anaerob tankdagi olib tashlash nisbati eng yuqori bo'ldi, ya'ni 62,02%, anoksik rezervuardagi denitrifikator fosforni olib tashlash jarayoni 26,72% COD iste'mol qildi, NO₃⁻-Aerob tank oqava suvlaridagi N kontsentratsiyasi va 10,4 mg/l ni tashkil etdi. NH₄⁺-N qoldi; bundan tashqari, PRA haroratdan kamroq ta'sir ko'rsatdi, ammo anoksik tankning fosforni qabul qilish ko'rsatkichi kamaydi, PUAA faqat 19,77 mg, fosfor esa aerob tankida 3,94 mg / L ga olib tashlandi. Aksariyat psixofil PAOlar aerob fosforni qabul qilish jarayonini amalga oshirdilar [10]. Harorat yana 13 darajaga tushirilganda, NH₄⁺-N va TINni olib tashlash tezligi mos ravishda 6,38% va 6,25% ga kamaydi; bir vaqtning o'zida PUAA va PUAO mos ravishda 7,77 mg va 15,00 mg ga kamaydi, bu haroratning pasayishi natijasida kelib chiqqan mikrob faolligi va o'sish va metabolizm qobiliyatining pasayishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Jin Yu [11] harorat 14 darajadan past bo'lsa, tizimning chiqindi ifloslantiruvchi kontsentratsiyasini kafolatlash qiyinligini aniqladi.

(2-rasm AAO va AM-AAO jarayonlarida uzoq-muddatli ish paytida ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash: shu jumladan (c) NH₄⁺-N kontsentratsiyasining egri chiziqlari va ish kunlariga qarab oʻzgarib ketish tezligi, (d) NOₓ⁻ egri chiziqlari, C{4}}N kontsentratsiyasining oʻzgarishi (C{4}}N ish kuni bilan) ish kunlari bilan o'zgarib turadigan gorizontal o'q - bu ish kunlari (0~260 d), vertikal o'qlar esa r (NH₄⁺-N)/(mg·L⁻¹), r (NO₃⁻-N)/(mg·L⁻¹) va har bir bosqichda egri chiziqli.

2.2 AAO va AM-AAO jarayonlarining odatdagi davrlarida ifloslantiruvchi moddalarni o'zgartirish qoidalari

AAO va AM-AAO jarayonlarining ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash mexanizmini qo'shimcha o'rganish uchun 3-rasmda ko'rsatilganidek, turli ish bosqichlarining odatiy sikllarida ifloslantiruvchi moddalar kontsentratsiyasining o'zgarishi tahlil qilindi.

42-kuni (1-bosqich) AAO jarayoni yaxshi denitrifikatsiya va fosforni olib tashlash ko'rsatkichlariga ega edi. Biroq, yuqori ta'sir qiluvchi COD fosforning ajralib chiqish ko'rsatkichini yaxshilamadi va PRA bu vaqtda 9,13 mg / L ni tashkil etdi. Bundan tashqari, anoksik tankga kirishda NH₄⁺-N oldindan iste'mol qilingan; keyin, anoksik tank hosil bo'lgan NO₃⁻-N ni N₂ ga kamaytirdi; biroq, aerob tank atigi 3,52 mg/L NH₄⁺-Nni olib tashladi, bu 1-bosqichdagi uzoq HRT tufayli boʻlishi mumkin, natijada DO ning koʻpayishi anoksik rezervuarga qaytdi va NH₄⁺-N ning koʻp qismi anoksik rezervuarda nitrifikatsiyani tugatdi, natijada anoksik rezervuarga kirdi.

118-kuni (2-bosqich) ta'sir qiluvchi CODning pasayishi bilan fosforning ajralib chiqishi va denitrifikatsiya ko'rsatkichlari yomonlashdi. Anaerob tankdagi fosforning ajralishi kontsentratsiyasi 5,91 mg/l, aerob tankning oqava suvlaridagi NO₃⁻-N kontsentratsiyasi esa 8,20 mg/l ni tashkil etdi. Anoksik idishdagi PO₄³⁻-P konsentratsiyasi 2,78 mg/L ga kamaydi, bu anoksik idishda PO₄³⁻-P olib tashlanganligini ko‘rsatadi. Bundan tashqari, nitrifikatsiya suyuqligining qaytarilish darajasi bu vaqtda 250% ga belgilangan. 300% va 400% reflyuks koeffitsientlari bilan solishtirganda, jarayonning azot va fosforni olib tashlash va organik moddalarni olib tashlash ko'rsatkichlari yaxshilandi, bu ma'lum bir diapazonda nitrifikatsion suyuqlik oqimining ko'payishi ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash ta'sirini kuchaytirishi mumkinligini ko'rsatadi.

207-kuni (4-bosqich), AM-AAO jarayonida ta’sir qiluvchi NH₄⁺-N va HRT ni moslashtirgandan so‘ng, CODni olib tashlash darajasi 86.15% edi; aerob tank 13,34 mg/L NH₄⁺-N ni olib tashladi, qolgan TIN kontsentratsiyasi 7,51 mg/L va 4,39 mg/L NO₃⁻-N hosil bo'ldi va NO₃⁻-N dominant ifloslantiruvchi moddalarga aylandi. Anoksik tank va aerob tank o'rtasida fosforni olib tashlash hissasida sezilarli farq yo'q edi. Bundan tashqari, ta'sir etuvchi NH₄⁺-N miqdorini oshirish nitrifikatsiyaga ta'sir qilmadi, lekin kiruvchi TIN kontsentratsiyasining oshishi AM-AAO jarayonining denitrifikatsiya samaradorligini pasaytirdi va shu bilan TINni olib tashlashga ta'sir qildi.

262-kuni (6-bosqich) reaktor harorati 13 daraja edi va CODni olib tashlash darajasi bu vaqtda 83,67% edi. Shu bilan birga, anaerob tankda 6,95 mg / L fosfor ajralib chiqdi; Anoksik rezervuar tomonidan 20,22 mg/L NH₄⁺-N iste'mol qilindi va denitrifikatsiya o'tkazildi va anoksik rezervuarning oqava suvlaridagi NO₃⁻-N konsentratsiyasi 5,07 mg/L ni tashkil etdi; aerobik tankda TIN yo'qotilishi 1,32 mg / L; TINni olib tashlash darajasi 77,00% ni, chiqindi TINda esa 11,24 mg/L NH₄⁺-N ni tashkil etdi, bu past harorat nitrifikator va denitrifikator bakteriyalar faolligini kamaytirganini, natijada kanalizatsiyadagi ifloslantiruvchi moddalarni toʻliq olib tashlamaganligini koʻrsatadi. Bundan tashqari, PRA 6,95 mg / l ga kamaydi va anoksik tank va aerob tankning fosforni o'zlashtirish ko'rsatkichlari mos ravishda 2,41 mg / L va 3,61 mg / l ga kamaydi, bu reaktor haroratining pasayishi PAO ning fosforni olib tashlash ko'rsatkichlarini inhibe qilganligini ko'rsatadi, bu esa PAO ning yuqori va yuqori PRA ning pasayishiga olib keladi. fosfor konsentratsiyasi.

(3-rasm, odatda sikllardagi ifloslantiruvchi o'zgarishlar: (a) AAO jarayonining 42-kuni, (b) AAO jarayonining 118-kuni, (c) AM-AAO jarayonining 207-kuni, (d) AM-AAO jarayonining 262-kunidagi ifloslantiruvchi kontsentratsiyaning o'zgarishi egri chiziqlari AM{6}}AAO jarayonining gorizontal o'qidir va gorizontal jarayondir. har bir ifloslantiruvchi kontsentratsiyasi (mg/L) (COD, NH₄⁺-N, NO₃⁻-N, PO₄³⁻-P))

2.3 AAO va AM-AAO jarayonlarida hujayradan tashqari polimer moddalar (EPS) tarkibi va tarkibidagi o'zgarishlar

Tajriba davomida, 4-rasmda ko'rsatilganidek, 101-kun (AAO jarayoni) va 255-kun (AM{2}}AAO jarayoni)dagi EPS tarkibi va tarkibidagi o'zgarishlar aniqlandi va tahlil qilindi. Umuman olganda, 101 va 255-kunlardagi umumiy EPS tarkibini TB-ko'rsatkichi va EPS hisobining asosiy qismidagi o'sish bilan bog'lash mumkin. TB-EPS; 101-kuni anaerob tank, anoksik tank va aerob tankdagi umumiy EPS miqdori ortish tendentsiyasini ko'rsatdi (mos ravishda 0,12 mg / gVSS, 0,29 mg / gVSS va 0,37 mg / gVSS); ular orasida EPS tarkibi nitrifikatsiya bosqichida sezilarli darajada oshdi, bu tizim yuqori uglerod-azot nisbati (C/N{=5.9) sharoitida ishlaganda ichki mikroorganizmlarning faol metabolizmiga bog‘liq bo‘lishi mumkin [12]. Biroq, TB-EPS loy floklarining shakllanishida ijobiy rol o'ynadi, S-EPS va LB-EPS esa salbiy ta'sir ko'rsatdi [8]; bu tajribada S-EPS va LB-EPS tarkibi nisbatan past edi, bu esa loy oʻsishi uchun sharoit yaratdi; uzluksiz-oqimli loy-gibrid plyonka tizimida flokulyant loyning rolini almashtirib bo'lmaydi [2].

Bundan tashqari, har bir reaksiya tankidagi turli loy qatlamlarida PN/PS ni o'zgartirish qoidalari boshqacha edi. Har bir reaksiya tankidagi PN har doim PS dan yuqori edi. 101-kuni S{3}}EPS, LB-EPS va TB-EPS loydagi PN/PS nisbati mos ravishda 0,06, 1,62 va 2,67 ni tashkil etgan bo‘lsa, 255-kuni ular 0,03, 1,30 va PN nisbati ortib borayotganini ko‘rsatdi/3 tashqi qatlamdan loy hujayralarining ichki qatlamiga. Biroq, reaktor harorati 13 darajaga tushirilganda, uchta tankdagi umumiy EPS miqdori o'sish tendentsiyasini ko'rsatdi (mos ravishda 0,28 mg / gVSS, 0,41 mg / gVSS va 0,63 mg / gVSS). Buning sababi past haroratga moslasha olmaydigan mikroorganizmlarning nobud bo'lishi yoki avtolizlanishi va bu o'lik mikroorganizmlar EPSni chiqaradi, bu esa loy tarkibidagi EPS miqdorining oshishiga olib keladi yoki past harorat ba'zi psixofil mikroorganizmlarni reaktordagi haroratning pasayishiga moslashish uchun ko'proq EPS ajratishga olib keladi [13].

(4-rasm 101-kun (AAO jarayoni) va 255-kun (AM{3}}AAO jarayoni) EPS tarkibi va tarkibidagi oʻzgarishlar): Chap tomoni AAO jarayoni, oʻng tomoni esa AM-AAO jarayonidir. Gorizontal oʻq - reaksiya tanki (anaerobning oxiri, anoksikning oxiri, chap turi, EPSB ning oxiri). vertikal o'q - EPS tarkibi (mg·gVSS⁻¹), o'ng vertikal o'q esa PN/PS nisbati bo'lib, u PN, PS va umumiy EPS tarkibining gistogrammalarini va PN/PS nisbatining chiziqli diagrammasini o'z ichiga oladi.

2.4 Mikroorganizmlar xilma-xilligi va populyatsiyaning dinamik hamjamiyati vorisligi qoidalari

Yuqori{0}}o‘tkazuvchanlik sekvensiyasi natijalari shuni ko‘rsatdiki, 14 ta loy namunasi ketma-ketligi soni 1 027 419 tani tashkil etdi va har bir namunaning OTU ketma-ketligi soni 2-jadvalda ko‘rsatilgan. Namunalarning qamrovi 0,995 dan yuqori bo‘lib, bu ketma-ketlik natijalari yuqori ekanligini ko‘rsatdi. D01 guruhi yuqori Ace indeksiga ega boʻlgan mikrobial jamoaning boshlangʻich tuzilishini tasvirlab berdi, bu tizim ishga tushirilganda loy yuqori mikrob turlariga- boyligini koʻrsatdi. Tizimning AAO dan AM-AAO jarayoniga o‘zgarishi bilan Ace indeksi pasaydi va AM-AAO tizimidagi mikroblar hamjamiyatining boyligi kamaydi. Bundan tashqari, Simpson indeksi pasayib, mikroblar jamoasining xilma-xilligi pasayganligini ko'rsatadi. Ace indeksining o'zgarishiga ko'ra, anoksik tank biofilmining mikroblar jamoasidagi turlarning umumiy soni pasayish tendentsiyasini ko'rsatdi; Shannon indeksining pasayishi biofilmdagi mikroblar jamoasining xilma-xilligi kamayganligini isbotladi.

2-jadval Mikrobial xilma-xillik indeksining o'zgarishi

The main phyla with relative abundance >14 ta namunadagi 10% tahlil qilindi (5a-rasm). D01 guruhidagi dominant fila Actinobacteriota edi (25,76%)32,90%, Proteobakteriyalar (21,98%)27,16%, Bacteroidota (15,50%)18,36% va Firmicutes (10,37%)13,77%); ammo Actinobacteriota ning nisbiy ko'pligi (16,89%)19,16% va Firmicutes (3,83%)D110 guruhida 6,52% kamaydi va Proteobakteriyalarning nisbiy ko'pligi oshdi (32,96% ~ 40,75%). AM{5}}AAO jarayon tizimida Actinobacteriota tez kamaygan, hatto D237 guruhida 3% dan kamroqgacha, Proteobakteriyalar esa (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 >10% proteobakteriyalar (35,26%) va Bacteroidota (30,61%) bo'lib, bu biofilmning mikrobial jamoa tuzilishi faollashtirilgan loyga o'xshashligini ko'rsatadi. M237 namunasida Firmicutesning nisbiy ko'pligi 2% dan kamroqgacha kamaydi va Acidobacteriota ko'pligi (5,33%) oshdi.

By creating a heat map (Figure 5b), the 14 samples were compared at the genus level (relative abundance >3%). D01 guruhidagi dominant avlod Candidatus_Microthrix (11,32%) ekanligi aniqlandi.20,65%), norank_f__norank_o__norank_c__SJA-28 (3,97%)6,36%, trikokokk (6,99%)9,95% va Ornithinibakter (3,99%)6,41%); tizim AM-AAO jarayonida ishlagandan so'ng, Candidatus_Microthrixning nisbiy ko'pligi 0,02% gacha keskin kamaydi (D237 guruhi); norank_f__norank_o__norank_c__SJA-28 esa avval ortib, keyin pasayish tendentsiyasini ko'rsatdi (D237 guruhi, 1,91%2,91%). Jarayon barqaror amalga oshirilganda, Azospira nisbatan dominant avlodlardan biriga aylandi (D237 guruhi, 7,37%18,41%). Bundan tashqari, biofilm avlodlari asosan loyga o'xshash edi va M194 va M237 da norank_f__norank_o__Run-SP154 ning nisbiy ko'pligi mos ravishda 6,61% ~ 7,66% va 7,43% edi.

Jami 12 avlod va 1 oila ammiak{2}}oksidlovchi bakteriyalar (AOB), nitrit-oksidlovchi bakteriyalar (NOB), glikogen-to‘planuvchi organizmlar (GAO) va fosfor{5}}to‘planuvchi organizmlar (PAO) (T3) tahlil qilish uchun tanlangan. Aniqlanishicha, D01 guruhida Nitrosomonas (0,02%).0,03%), Ellin6067 (0,01%)0,02%) va Nitrospira (0,04%)0,07% NH₄⁺-N ning oksidlanish ko'rsatkichlarini ta'minlashi mumkin. D110 guruhida Nitrosomonas va Nitrospira ning kamayishi yuqori ichki reflyuks nisbati bilan bog'liq bo'lishi mumkin, ammo Ellin6067 (0,01%)0,02% bezovtalanmagan. D194 guruhida tizim AM-AAO jarayonida ishladi va HRTning kamayishi NOB va ba'zi AOBlarni yuvdi. Kiruvchi ammiak azotining ko'payishi D237 guruhidagi yuqoridagi uchta avlodning nisbiy ko'pligining ko'payishiga sabab bo'lishi mumkin (5b-rasm). Bundan tashqari, AOB (Nitrosomonas va Ellin6067, 0,03%0,07% va NOB (Nitrospira, 0,01%)M237 namunasidagi 0,02% biroz o'sdi, bu biofilm denitrifikatsiya jarayoniga erishish uchun loy tizimiga yordam berganligini ko'rsatdi.

D01 guruhida Acinetobacter, Candidatus_Accumulibacter, Candidatus_Microthrix, Defluviimonas, Pseudomonas va Tetrasphaera kabi PAOlarning keng doirasi mavjud edi. Candidatus_Microthrix (10,93% ~ 11,88%) va PAOlarning nisbatan ko'pligi bilan o'zgarishi<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 va 0,31%0,39% [14]. D237 guruhida Candidatus_Microthrix deyarli yo'q qilindi (0,02%) va fosforni olib tashlash funktsiyasini bajarish uchun uni almashtirgan PAOlar Defluviimonas (0,70%) edi.1,07% va Dechloromonas (0,95%)1,06%); Bundan tashqari, Comamonadaceae oilasining fosforni yo'qotish qobiliyati ham tasdiqlangan [8] va anaerob tank yoki anoksik tankdagi Comamonadaceae ning nisbiy ko'pligi nisbatan yuqori bo'lib, aerobik tankdan taxminan ikki baravar ko'p edi. Bundan tashqari, Candidatus_Competibacter va Defluviicoccus barcha namunalarda GAOlarning dominant avlodlari edi, ammo D01 guruhidagi ikkita avlodning ko'pligi.<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].

(5-rasm Mikroblar jamoasi tarkibi: (a) filum darajasida nisbiy ko'plikning shtrixli diagrammasi. Gorizontal o'q - namuna, vertikal o'q esa nisbiy ko'plik /%. U Actinobacteriota va Proteobacteria kabi asosiy filalarni o'z ichiga oladi; (b) nisbiy ko'plikning issiqlik xaritasi jins darajasida va gorizontal o'q. dominant nasl rangning chuqurligi nisbiy mo'llik darajasini ko'rsatadi.

3-jadval 14 ta biologik namunadagi funktsional guruhlarning ko'pligi

3 Xulosa

Haqiqiy oqova suvlarni tozalash ob'ekti sifatida ishlatib, AM-AAO jarayonining ish sharoitlari optimallashtirildi. Jarayon HRT=7 soat, harorat taxminan 25 daraja, ichki reflyuks=250%, SRT=40 d, loy oqimi=50% va anoksik rezervuarni to'ldirish darajasi=30% sharoitida bajarilganda, ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash effekti eng yaxshi ekanligi aniqlandi. Maksimal NH₄⁺-N olib tashlash darajasi 98,57% edi; chiqindi suvning NO₃⁻-N kontsentratsiyasi, PO₄³⁻-P konsentratsiyasi, TIN olib tashlash darajasi va CODni olib tashlash darajasi mos ravishda 6,64 mg/L, 0,42 mg/L, 83,08% va 86.16% edi.

Anaerobik tank yaxshi organik moddalarni olib tashlash va fosforni chiqarish jarayonlarini amalga oshirdi, 64,51% COD chiqarildi va bir vaqtning o'zida 9,77 mg / L fosfor chiqariladi; anoksik tank yaxshi denitrifikatsion fosforni olib tashlash reaktsiyalarini amalga oshirdi; aerob tank to'liq nitrifikatsiya va fosforni qabul qilish jarayonlarini amalga oshirdi, NH₄⁺-N chiqarish tezligi va PUAO mos ravishda 97,85% va 59,12 mg.

AM{0}}AAO jarayoni barqaror ishlaganda, AOB (Ellin6067 va Nitrosomonas, 0,02% ~ 0,04% → 0,04%) o'sishi0,12% va NOB (Nitrospira, 0).0.01% → 0.02%0,04% nitrifikatsiyaning etarli darajada rivojlanishini ta'minladi va NH₄⁺-Nni olib tashlash darajasi 8,35% ga oshdi; GAOlar (Candidatus_Competibacter va Defluviicoccus, 1,31%1.61% → 3.49%4,46% endogen denitrifikatsiya jarayonida ustunlik qildi; PAOlarning o'sishi (Defluviimonas, Dechloromonas va Comamonadaceae oilasi, 3,29%8,67% → 3,79% ~ 9,35% yaxshi fosforni olib tashlash ko'rsatkichlarini saqlab qolish uchun sabab bo'ldi; Bundan tashqari, anoksik tank biofilmining mikrobial jamoa tuzilishi asosan tizimning azot va fosforni olib tashlash ko'rsatkichlarini birgalikda kafolatlaydigan faol loyga o'xshash edi.