CASS工艺改进及对城镇污水含氮污染物的去除

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0174

摘要/Abstract

摘要：

含氮污染物的去除一直是污水处理领域的难题。传统的周期循环式活性污泥法（CASS）处理工艺在污水处理厂中广泛应用，但其普遍存在对总氮处理效果不佳的问题。分别通过增加硝化液回流、添加聚氨酯海绵填料2种方式，对传统周期循环式活性污泥法处理工艺进行改进，研究了循环周期、曝气时间、排水比和内硝化液回流比等运行参数对CASS改进工艺中总氮强化去除效果的影响，并通过高通量测序分析不同工艺中微生物群落的差异。研究结果表明，改进工艺的最佳操作参数：循环周期为8 h、曝气时间为4 h、排水比为50%、硝化液回流比为35%。与传统CASS工艺相比，CASS回流工艺（RCASS）和CASS复合生物膜工艺（IFAS-CASS）对TN的去除率分别增加10%~15%和15%~37%，出水TN质量浓度分别低至14.8、4.65 mg/L。在最优运行条件下，2种CASS改进工艺能够发挥最佳的处理作用，强化TN的去除。IFAS-CASS工艺内的Actinobacteria（放线菌门）和Proteobacteria（变形菌门）丰度较高，因此IFAS-CASS工艺可以更好地强化去除含氮污染物。

关键词: 城镇污水处理, 周期循环式活性污泥法, 回流工艺, 复合生物膜

Abstract:

The removal of nitrogen-containing pollutants has been a challenge in the field of wastewater treatment. The traditional cyclic activated sludge system（CASS） treatment process is widely used in wastewater treatment plants， but it generally has the problem of poor treatment effect on total nitrogen. The traditional CASS process was improved by adding nitrate liquid reflux and polyurethane sponge filler， respectively. The effects of operating parameters such as cycle time， aeration time， drainage ratio and internal nitrification fluid reflux ratio on the enhanced removal of total nitrogen in improved CASS process were investigated， and the differences of microbial communities in different processes were analyzed by high-throughput sequencing. The results showed that the optimal operating parameters for the improved process were： cycle time of 8 h， aeration time of 4 h， drainage ratio of 50%， and nitrification solution reflux ratio of 35%. Compared with the traditional CASS process， the removal rates of TN by CASS reflux process （RCASS） and CASS composite biofilm process（IFAS-CASS） increased by 10%-15% and 15%-37%， respectively， and the effluent TN mass concentrations were as low as 14.8 and 4.65 mg/L， respectively. Under the optimal operating conditions， two CASS improvement processes can play the best treatment role to enhance the TN removal. The abundance of Actinobacteria and Proteobacteria in the IFAS-CASS process was higher， resulted in better enhanced removal of nitrogen-containing pollutants by the IFAS-CASS process.

Key words: urban wastewater treatment, cyclic activated sludge system, reflux process, composite biofilm process

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I12/78

图/表 8

图1 实验装置

Fig. 1 Experimental device

图2 不同循环周期的一周期内运行过程

Fig.2 Operation process of one cycle in different cycle periods

图3 不同循环周期下3种工艺的DO变化（a）和COD处理效果（b）

Fig.3 DO changes （a） and COD treatment effects （b） of three processes under different cycle periods

图4 不同循环周期下3种工艺对TN（a）和NH₃-N（b）的处理效果

Fig. 4 TN（a） and NH₃-N（b） treatment effects of three processes under different cycle periods

图5 不同曝气时间下的运行过程

Fig. 5 Operation process with different aeration time

图6 不同曝气时间下2种改进工艺对COD（a）和TN（b）的处理效果

Fig.6 Treatment effects of COD（a） and TN（b） in two improved processes with different aeration times

图7 不同排水比下2种改进工艺对COD（a）和TN（b）的处理效果

Fig. 7 Treatment effect of COD（a） and TN（b） in two improved processes with different drainage ratios

图8 不同反应器的细菌门分类水平群落结构

Fig. 8 Community structure of bacterial phylum classification levels in different reactors

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