【格林大讲堂】

　　有研究表明，连续流反硝化除磷工艺中，厌氧段释磷与缺氧段吸磷均受硝化液回流比及污泥回流比影响，而恰当的硝化液回流比及污泥回流比对反硝化除磷工艺处理低C/N比污水突出“一碳两用”优势至关重要.反硝化除磷工艺处理低C/N比污水时较传统脱氮除磷工艺具有较大的优势，反硝化除磷工艺主要是通过DPB在缺氧段利用NOx--N作为电子受体进行缺氧吸磷来完成对TN的去除; 对磷去除主要是通过DPB缺氧段利用硝态氮氧化污泥体内PHB，并过量吸收溶解性PO43--P合成体内聚磷来实现.

      其解决了反硝化菌与聚磷菌竞争碳源的矛盾，并实现“一碳两用”而节省碳源的目的，同时降低了剩余污泥产量. 然而如何有效实现“一碳两用”，以实现更稳定、 更有效的去碳和反硝化除磷效果，尚值得进一步研究.

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　　前期将ABR反应器和MBR反应器进行优化组合后开展了大量关于去碳和反硝化除磷的研究，并且获得了较好效果.为此，本研究构建了ABR-MBR组合协同工艺，利用ABR在低耗并实现有效去碳的同时，提供反硝化除磷所需优质碳源，并以MBR硝化液提供电子受体以强化反硝化除磷作用，同时基于ABR反应器微生物相分离的特性，通过调控硝化液回流比及污泥回流比，以期实现高效反硝化除磷，为基于反硝化除磷特性的ABR-MBR组合工艺实际应用奠定基础.

　　ABR段HRT为6 h，ABR段有机负荷为2.0 kg·(m3·d)-1左右，在不同R1条件下，ABR-MBR组合工艺对COD去除效果如图 2所示，进水稳定在500 mg·L-1左右，ABR出水稳定在80 mg·L-1以下，最终出水COD稳定在50 mg·L-1左右，去除率稳定在90%左右. 厌氧段能否充分释磷是决定反硝化除磷效果的关键因素之一. VFA是可供反硝化除磷菌利用的唯一碳源，其他有机碳源只有经过水解酸化为VFA才能被利用.

　　在污泥回流比为100%，硝化液回流比从100%增大至350%时，ABR第2隔室释放1 mg磷需要VFA的量分别为5.88、 5.55、 7.14和20 mg，ABR为厌氧释磷提供了足够的优质碳源.

本研究在ABR第2隔室为DPB创造适宜条件，充分吸收经ABR第1隔室水解产生的优质碳源合成PHB并完成磷的释放. 而R1过大会影响厌氧段释磷量，为获得不影响厌氧段释磷的最优回流比，对不同R1条件下ABR第2隔室释磷情况进行了研究.

　　连续流反硝化除磷工艺中，DPB在缺氧段利用厌氧段吸收VFA合成的PHB作为电子供体，以硝化段提供的NO3--N作为电子受体，进行同时反硝化吸磷反应. 在不影响厌氧释磷情况下，缺氧段反硝化吸磷量的多少与缺氧段硝酸盐负荷紧密相关.

　　这表明有机物在ABR段得到充分利用. 本研究对COD的去除效果较文献中A2/O-MBR工艺有明显提高，这可能是由于本研究前期在ABR前端隔室驯化有成熟的厌氧颗粒污泥，从而进一步巩固了COD的去除效果. 与传统脱氮除磷工艺对COD去除途径的不同之处在于，本研究中ABR第2隔室富集的反硝化除磷菌(DPB)充分利用经ABR第1隔室充分水解产生的优质碳源合成胞内多聚物(PHB)来实现COD的利用，PHB在缺氧段作为反硝化除磷菌的电子供体，实现一碳两用. 在本研究中，前置ABR在改善碳源质量以供厌氧释磷所需，又能够有效降低厌氧出水COD浓度，利于后续MBR内进行充分的硝化反应.

　　在最优R1为300%下，设定3个不同R2: 80%、 100%和120%，图 6为不同R2下各污染物的去除情况，出水COD浓度稳定在50 mg·L-1左右，R2变化未影响本工艺对COD的去除. 在R2为80%、 100%和120%时，出水TN分别为13.46、 12.98和11.68 mg·L-1，随着R2的增大，出水TN浓度呈下降趋势. 随着R2的增大，更多NO3--N在ABR第2隔室进行反硝化，故在R1保持不变时，出水TN浓度随R2增大而减小. 污泥回流是导致厌氧段反硝化菌与DPB产生碳源竞争矛盾的主要原因，R2的大小直接影响ABR第2隔室中释磷量从而影响反硝化除磷效果.

　　将MBR硝化液回流至ABR第3隔室，其回流比(R1)分别设置为100%、 200%、 300%和350%; 设置ABR第5隔室污泥回流至ABR第2隔室，其污泥回流比(R2)为100%. 本研究在对R1优化后，在最优R1条件下对R2进行优化，设置3个不同R2，分别为80%、 100%和120%. 研究期间ABR-MBR组合工艺总HRT为9 h，控制泥龄为15 d.

　　当增大R2至120%时，ABR出水溶解性PO43--P浓度升高至0.74 mg·L-1，这可能是由于随R2增大，更多的NO3--N回流至ABR第2隔室优先进行反硝化，使DPB内储存的内碳源的量较少，导致缺氧吸磷减弱，从而造成除磷效果下降. 较大的R2必然会对除磷造成负面影响，在保证TN有效去除的前提下，无需维持较大的R2. 因此，本研究中R2为100%时获得最佳反硝化除磷效果.

　　 本研究构建的ABR-MBR一体化反应器，基于ABR优质供碳与MBR硝化液回流比相耦合，实现了稳定有效的反硝化除磷效果. 该工艺在优化的硝化液回流比和污泥回流比条件下，可实现对生活污水COD、 NH4+-N的稳定有效去除，系统出水COD和NH4+-N浓度分别在50 mg·L-1和1 mg·L-1以下.

　 在污泥回流比为100%，硝化液回流比从100%增大至350%时，ABR缺氧吸磷量随硝化液回流比的增大先增加后减少，平均缺氧吸磷量依次为8.8、 13.9、 11.79和6.5 mg·L-1，平均出水溶解性PO43--P浓度分别为1.49、 0.5、 0.43和1.74 mg·L-1.

　　 在ABR段有机负荷为2.0 kg·(m3·d)-1、 系统的HRT为9 h、 SRT为15 d，硝化液回流比和污泥回流比分别为300%和100%时，ABR-MBR组合工艺获得工艺最佳反硝化除磷效果，TN和溶解性PO43--P平均去除率分别达84%和94%，反硝化除磷量达磷总去除量的87%，平均出水TN和溶解性PO43--P浓度分别为12.98 mg·L-1和0.43 mg·L-1.